一种重复激光熔覆制备热障涂层的方法
【专利摘要】本发明涉及一种重复激光熔覆制备热障涂层的方法，属于热障涂层制备技术领域。本发明针对目前制备的热障涂层高温环境下工作的涂层粘结层易氧化，涂层容易开裂剥落的问题，提供了一种通过将混合球磨粉末与聚乙烯醇混合，再对其球磨后干燥分散进行喷涂，随后在激光熔覆下制备一种孔隙率较低的热障涂层，本发明制备的热障涂层孔隙率低，隔热温度可达175～180℃，且在1000～1100℃下保温10～15min，随后置于0～5℃下急冷处理，无表面剥落现象；且制备过程简单，绿色环保，对环境无污染。
【专利说明】
一种重复激光熔覆制备热障涂层的方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种重复激光熔覆制备热障涂层的方法，属于热障涂层制备技术领域。
【背景技术】
[0002]热障涂层是指由隔热陶瓷层和打底粘结层组成的防热抗高温氧化系统。它是将抗高温、高隔热的陶瓷材料涂覆在高温合金基体的表面，从而提高基体合金抗高温氧化能力、降低基体表面温度。热障涂层广泛应用于发动机叶片和燃气轮机的高温部件上。上世纪50年代，为了提高火箭发动机及燃气轮机的抗高温氧化能力，美国的NASA研究中心提出了在高温零部件表面制备一种具有高隔热、抗高温氧化性能的热障涂层。热障涂层的陶瓷层具有高的熔点和热导率，是一种很好的高温隔热材料，它能使高温燃气与高温零部件隔离开，从而保护燃气轮机高温部件不受高温燃气的腐蚀。热障涂层的应用能大幅度的增加燃气轮机功率和提高热效率。
[0003]热障涂层的发展推动了高温防护工业的进步，是目前应用前景最好的表面防护涂层之一。据报道，目前美国差不多所有的船用和陆用燃气轮机都采用了热障涂层系统，每年大约有300吨的氧化锆陶瓷材料用于制备热障涂层，在这几年中热障涂层应用达到了 12%的年增长率，其中在发动机叶片的应用年增长率达到了 25%，具有广阔的发展前景。但是为了进一步提高涂层的隔热和抗氧化能力，又发展了多层结构热障涂层。由于陶瓷涂层本身存在各种孔隙、裂纹等缺陷，因此氧容易进入涂层内部导致粘结层氧化，从而导致涂层开裂或剥落，所以制备一种孔隙率较低，有效抗氧隔热的热障涂层很有必要。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题:针对目前制备的热障涂层高温环境下工作的涂层粘结层易氧化，涂层容易开裂剥落的问题，提供了一种通过将混合球磨粉末与聚乙烯醇混合，再对其球磨后干燥分散进行喷涂，随后在激光熔覆下制备一种孔隙率较低的热障涂层，有效的解决了热障涂层高温环境下工作的涂层粘结层易氧化，涂层容易开裂剥落的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是:
(1)按重量份数计，分别称量15?25份NiAl粉体、15?20份TiC、10?15份ZrO2-Y2O3和10?15份Fe2O3置于球磨罐中，在250?300r/min下球磨I?2h，待球磨完成后，制备得混合粉末，随后按固液比2: 3，将聚乙烯醇和混合粉末搅拌混合，并置于65?80 °C下干燥25?30min；
(2)待干燥完成后，对其抽真空至10kPa，在95?100°C下保温加热I?2h，随后停止既然，在1kPa下静置冷却2?3h后，将干燥混合粉末置于球磨罐中，球磨I?2h后过筛，制备得75?80目干燥混合粉末；
(3)按质量比1:5，将聚乙烯醇与无水乙醇搅拌混合，再在65?80°C下水浴加热25?30min后，制备得分散液，随后按固液比1: 5，将上述制备的干燥混合粉末与分散液搅拌混合，在200?300W下超声分散处理10?15min，破碎团聚粉体后，用喷枪喷涂至涂覆物表面，控制喷涂厚度为1.5?1.6mm，待喷涂完成后，静置固化10?15min;
(4)待静置固化完成后，将其置于激光熔覆装置下，设置激光功率为2.5?3.5kW，光斑直径为2mm，扫描速度为2mm/s，接搭率为45%，在同轴通入氩气进行保护，激光熔覆制备得一种热障涂层。
[0006]本发明制备的热障涂层厚度为1.45mm，隔热温度可达175?180°C，同时在1000?1100 °C下保温10?15min，随后置于O?5 °C下急冷处理，无表面剥落现象。
[0007]本发明与其他方法相比，有益技术效果是:
(1)本发明制备的热障涂层孔隙率低，隔热温度可达175?180°C，且在1000?1100°C下保温10?15min，随后置于O?5°C下急冷处理，无表面剥落现象；
(2)本发明制备过程简单，绿色环保，对环境无污染。
【具体实施方式】
[0008]首先按重量份数计，分别称量15?25份NiAl粉体、15?20份TiC、10?15份ZrO2-Y2O3和10?15份Fe203置于球磨罐中，在250?300r/min下球磨I?2h，待球磨完成后，制备得混合粉末，随后按固液比2: 3，将聚乙烯醇和混合粉末搅拌混合，并置于65?80°C下干燥25?30min;待干燥完成后，对其抽真空至lOkPa，在95?100°C下保温加热I?2h，随后停止既然，在1kPa下静置冷却2?3h后，将干燥混合粉末置于球磨罐中，球磨I?2h后过筛，制备得75?80目干燥混合粉末；按质量比1:5，将聚乙烯醇与无水乙醇搅拌混合，再在65?80°C下水浴加热25?30min后，制备得分散液，随后按固液比1:5，将上述制备的干燥混合粉末与分散液搅拌混合，在200?300W下超声分散处理10?15min，破碎团聚粉体后，用喷枪喷涂至涂覆物表面，控制喷涂厚度为1.5?1.6mm，待喷涂完成后，静置固化10?15min;待静置固化完成后，将其置于激光熔覆装置下，设置激光功率为2.5?3.5kW，光斑直径为2mm，扫描速度为2mm/s，接搭率为45%，在同轴通入氩气进行保护，激光熔覆制备得一种热障涂层。
[0009]实例I
首先按重量份数计，分别称量15份NiAl粉体、15份TiC、10份ZrO2-Y2O3和10份Fe2O3置于球磨罐中，在250r/min下球磨Ih，待球磨完成后，制备得混合粉末，随后按固液比2:3，将聚乙烯醇和混合粉末搅拌混合，并置于65°C下干燥25min;待干燥完成后，对其抽真空至1kPa，在95°C下保温加热Ih，随后停止既然，在1kPa下静置冷却2h后，将干燥混合粉末置于球磨罐中，球磨Ih后过筛，制备得75目干燥混合粉末;按质量比1:5，将聚乙烯醇与无水乙醇搅拌混合，再在65 °C下水浴加热25min后，制备得分散液，随后按固液比1:5，将上述制备的干燥混合粉末与分散液搅拌混合，在200W下超声分散处理lOmin，破碎团聚粉体后，用喷枪嗔涂至涂覆物表面，控制嗔涂厚度为I.5mm，待嗔涂完成后，静置固化1min ；待静置固化完成后，将其置于激光熔覆装置下，设置激光功率为2.5kW，光斑直径为2mm，扫描速度为2mm/s，接搭率为45%，在同轴通入氩气进行保护，激光熔覆制备得一种热障涂层。
[0010]实例2
首先按重量份数计，分别称量20份NiAl粉体、17份TiC、12份ZrO2-Y2O3和12份Fe2O3置于球磨罐中，在275r/min下球磨Ih，待球磨完成后，制备得混合粉末，随后按固液比2:3，将聚乙烯醇和混合粉末搅拌混合，并置于70°C下干燥27min;待干燥完成后，对其抽真空至1kPa，在97°C下保温加热2h，随后停止既然，在1kPa下静置冷却3h后，将干燥混合粉末置于球磨罐中，球磨2h后过筛，制备得80目干燥混合粉末;按质量比1:5，将聚乙烯醇与无水乙醇搅拌混合，再在70 °C下水浴加热30min后，制备得分散液，随后按固液比1:5，将上述制备的干燥混合粉末与分散液搅拌混合，在250W下超声分散处理12min，破碎团聚粉体后，用喷枪喷涂至涂覆物表面，控制喷涂厚度为1.6mm，待喷涂完成后，静置固化12min;待静置固化完成后，将其置于激光熔覆装置下，设置激光功率为2.7kW，光斑直径为2mm，扫描速度为2mm/s，接搭率为45%，在同轴通入氩气进行保护，激光熔覆制备得一种热障涂层。
[0011]实例3
首先按重量份数计，分别称量25份NiAl粉体、20份TiC、15份ZrO2-Y2O3和15份Fe2O3置于球磨罐中，在300r/min下球磨2h，待球磨完成后，制备得混合粉末，随后按固液比2:3，将聚乙烯醇和混合粉末搅拌混合，并置于80°C下干燥30min;待干燥完成后，对其抽真空至lOkPa，在100°C下保温加热2h，随后停止既然，在1kPa下静置冷却3h后，将干燥混合粉末置于球磨罐中，球磨2h后过筛，制备得80目干燥混合粉末;按质量比1:5，将聚乙烯醇与无水乙醇搅拌混合，再在80 °C下水浴加热30min后，制备得分散液，随后按固液比1:5，将上述制备的干燥混合粉末与分散液搅拌混合，在300W下超声分散处理15min，破碎团聚粉体后，用喷枪嗔涂至涂覆物表面，控制嗔涂厚度为I.6mm，待嗔涂完成后，静置固化15min ；待静置固化完成后，将其置于激光熔覆装置下，设置激光功率3.5kW，光斑直径为2mm，扫描速度为2mm/s，接搭率为45%，在同轴通入氩气进行保护，激光熔覆制备得一种热障涂层。
【主权项】
1.一种重复激光熔覆制备热障涂层的方法，其特征在于具体制备步骤为: (1)按重量份数计，分别称量15?25份NiAl粉体、15?20份TiC、10?15份ZrO2-Y2O3和10?15份Fe203置于球磨罐中，在250?300r/min下球磨I?2h，待球磨完成后，制备得混合粉末，随后按固液比2: 3，将聚乙烯醇和混合粉末搅拌混合，并置于65?80 °C下干燥25?30min； (2)待干燥完成后，对其抽真空至1kPa，在95?100°C下保温加热I?2h，随后停止既然，在1kPa下静置冷却2?3h后，将干燥混合粉末置于球磨罐中，球磨I?2h后过筛，制备得75?80目干燥混合粉末； (3)按质量比1:5，将聚乙烯醇与无水乙醇搅拌混合，再在65?80°C下水浴加热25?30min后，制备得分散液，随后按固液比1: 5，将上述制备的干燥混合粉末与分散液搅拌混合，在200?300W下超声分散处理10?15min，破碎团聚粉体后，用喷枪喷涂至涂覆物表面，控制喷涂厚度为1.5?1.6mm，待喷涂完成后，静置固化10?15min; (4)待静置固化完成后，将其置于激光熔覆装置下，设置激光功率为2.5?3.5kW，光斑直径为2mm，扫描速度为2mm/s，接搭率为45%，在同轴通入氩气进行保护，激光熔覆制备得一种热障涂层。
【文档编号】C23C24/10GK105951095SQ201610468614
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月25日
【发明人】张静, 高玉刚
【申请人】张静