一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108103431A(43)申请公布日2018.06.01(21)申请号201711298883.9(22)申请日2017.12.08(71)申请人北京金轮坤天特种机械有限公司地址101113北京市通州区张家湾镇金轮公司申请人北京航空航天大学(72)发明人何箐郭洪波由晓明魏亮亮邹晗(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.C23C4/134(2016.01)C23C4/11(2016.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末及其制备方法。该粉末具有双相结构和高开孔率，粉末使用纳米级粉末A和微米级粉末B团聚造粒获得，粉末B和粉末A的质量比为1:1～3:1，其中粉末A球磨分散后，加入粉末B，使用离心喷雾干燥或二流体喷雾干燥方式进行团聚造粒，最终粉末经过烘干、筛分、检验后获得喷涂粉末。喷涂粉末的松装密度为1.0～1.3g/cm3，振实密度为1.1～1.5g/cm3，粒度范围为5～25μm，粉末具有粗细颗粒搭配的高开孔率结构。本发明在PS-PVD工艺中可稳定输送，同时由于高开孔率，粉末在喷枪出口位置，快速实现粘结剂挥发和团聚粉末分散，使得小颗粒粉末在等离子体中心位置获得良好的加速、熔融和气化效果，保证高性能PS-PVD涂层的制备。CN108103431ACN108103431A权利要求书1/1页1.一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末，其特征在于，所述粉末包括原料粉末A，和B粉末和A粉末的质量比1:1～3:1；上述粉末B中晶粒尺寸小于100nm；上述PS-PVD喷涂粉末为粗颗粒和纳米粉末团聚而成，喷涂粉末的松装密度为1.0～1.3g/cm3，振实密度为1.1～1.5g/cm3，粒度范围为5～25μm；上述喷涂粉末为单一物相，粉末中均为纳米晶，采用化学共沉淀合成原料。2.制备如权利要求1所述的喷涂粉末的方法，其特征在于，包含以下步骤：第一步：烧结破碎：将上述原料粉末A添加0.5～1wt％粘结剂，粘结剂含量为原料粉末A的质量的0.5～1wt％，之后在固含量50％条件下球磨分散，沉降烘干后物料，在1150℃～1250℃下烧结12～14h；将烧结后块体进行破碎，破碎成粒径范围为3～10μm粉末B；第二步：浆料制备：使用搅拌球磨机，在30～40％总固含量条件下球磨分散粉末A，浆料配置时加入A+B粉末总量比例为1～2wt％的PVA或酚醛树脂作为粘结剂；球磨完成后，浆料中A粉末分散后，颗粒在浆料中粒度分布特征为D50小于0.2μm，在搅拌桶中按照B粉末和A粉末的质量比1:1～3:1的配比，加入B粉末，搅拌均匀浆料待用；第三步：喷雾干燥造粒：使用高速离心喷雾干燥或二流体喷雾干燥设备进行团聚造粒；高速离心喷雾干燥时雾化器转速为15000rpm～18000rpm；高速离心喷雾干燥时，进口温度为300℃±10℃，出口温度为120℃±10℃；二流体雾化时进口温度为260℃±10℃，出口温度为110℃±10℃；第四步：烘干：将喷雾干燥造粒后粉末在100℃±10℃条件下烘干，去除残留水分；第五步：分级：将烘干后物料进行气流分级处理。2CN108103431A说明书1/6页一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种制备热喷涂陶瓷层粉末及其制备的方法，更特别的是，利用粗、细颗粒搭配，形成双相结构和高开孔率的细团聚粉末，满足新型等离子物理气相沉积制备特殊结构热障涂层的需求。背景技术[0002]热障涂层(ThermalBarrierCoating，TBC)被广泛应用于燃气涡轮发动机热端部件表面，其具有良好的隔热、抗高温氧化和腐蚀性能，会显著提高热端部件服役温度和服役寿命。现代燃气涡轮发动机由于追求更高热效率或推重比，涡轮前温度不断提高，目前先进燃气涡轮发动机涡轮前温度已经高达1400℃，即使使用先进的冷却结构设计技术，高压涡轮叶片表面温度也超过了合金使用温度，必须使用热障涂层技术对叶片进行防护延寿。[0003]目前获得批量应用的热障涂层制备技术主要有大气等离子喷涂(Atmosphericplasmaspraying，APS)和电子束物理气相沉积(Electron-beamphysicalvapourdeposition，EB-PVD)，其中大气等离子喷涂原料通常为D50在几十微米的球形或近球形粉末，具有一定的流动性和松装密度，可以获得层状结构的涂层；电子束物理气相沉积工艺主要使用陶瓷靶材，稳定蒸发靶材获得蒸汽沉积形成柱状晶结构涂层。等离子物理气相沉积技术(Plasmaspraying