专利名称：一种新型梯度热障涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热障涂层，尤其涉及一种具有梯度抗氧化性能的新型梯度热障涂层，属于金属涂层技术领域。
背景技术：
近年来随着航空发动机向高流量比、高推重比和高涡轮进口温度方向的发展，发动机燃烧室中的燃气温度和燃气压力不断提高。当发动机的推重比达到20时，燃气入口温度将超过2000°C，这个温度已经超出制造涡轮叶片和导向叶片的镍基高温合金所能承受的温度，即使采用金属间化合物材料及利用定向凝固技术也难以承受。采用压缩空气对叶片的冷却效果有限，而且冷却技术在降低叶片温度的同时，不可避免地损失很大一部分热量，降低了发动机的效率。在这种情况下，抗击发动机叶片高温的另一种有效途径——热障涂层也就应运而生，成为近年来国际高温涂层领域最活跃的研究课题之一。
对于高温防护涂层零件，氧化是导致零件失效的重要原因之一，其抗氧化性能的提高依赖于热障涂层中的氧化膜，其主要成分一般是氧化铝、氧化镁和氧化硅。在高温下，均匀致密的氧化膜具有优异的热稳定性，低的扩散系数，因此，防护涂层中希望加入含量较高的铝、镁等元素以生成氧化膜，使基体不受氧化或降低氧化速率，延长零件使用寿命。现行工艺中采用固体埋包渗入法可实现铝、镁等元素的梯度渗入，以形成高质量的氧化膜，但该种工艺实施成本高，工艺环节复杂，操作要求高，实用性欠佳。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种新型梯度热障涂层，该涂层成分中含有易于形成氧化膜的氧化物，且氧化物含量具有梯度变化，使制得的热障涂层在具有良好耐热性能的同时抗氧化能力突出。本发明是一种新型梯度热障涂层，该热障涂层主要包括粘结层和陶瓷层，陶瓷层成型于粘结层的外部，所述的粘结层由MCrAH系列合金以及可形成氧化膜的氧化物复合而成，所述的粘结层中MCrAH系列合金的百分含量由外层向里层逐渐增多，可形成氧化膜的氧化物的百分含量由外层向里层逐渐减少，所述的MCrAH系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为92%-95. 5% :4. 5%-8%。在本发明一较佳实施例中，所述的粘结层中MCrAH系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为93. 5%-95% 5%-6. 5%。在本发明一较佳实施例中，所述的可形成氧化膜的氧化物可以是氧化铝、氧化钛、氧化硅或氧化镁中的一种或几种的混合物。在本发明一较佳实施例中，所述的可形成氧化膜的氧化物的颗粒度为300-400目。在本发明一较佳实施例中，所述的粘结层采用多次热喷涂工艺成型于基材上，其成型厚度约为O. 08-0. 1mm。
在本发明一较佳实施例中，所述的陶瓷层的材料可以是氧化钇稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、氧化镁稳定氧化锆材陶瓷料中的一种，陶瓷层的厚度约为O. 1-0. 15mm。本发明揭示了一种新型梯度热障涂层，该涂层成分配制合理，制备工艺简便，涂层的粘结层中含有易于形成氧化膜的氧化物，且氧化物含量具有梯度变化，使制得的热障涂层在具有良好耐热性能的同时抗氧化能力突出。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一 步详细的说明
图I是本发明实施例新型梯度热障涂层的结构示意 附图中各部件的标记如下I、粘结层，2、陶瓷层，3、基材。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。图I是本发明实施例新型梯度热障涂层的结构示意图；该热障涂层主要包括粘结层I和陶瓷层2，陶瓷层2成型于粘结层I的外部，所述的粘结层I由MCrAH系列合金以及可形成氧化膜的氧化物复合而成，所述的粘结层I中MCrAH系列合金的百分含量由外层向里层逐渐增多，可形成氧化膜的氧化物的百分含量由外层向里层逐渐减少，所述的MCrAH系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为92%-95. 5% :4. 5%-8%。本发明中提及的新型梯度热障涂层的粘结层I中MCrAH系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为93. 5%-95% 5%-6. 5% ;其中，可形成氧化膜的氧化物可以是氧化铝、氧化钛、氧化硅或氧化镁中的一种或几种的混合物，可形成氧化膜的氧化物的颗粒度为300-400目；粘结层I采用多次热喷涂工艺成型于基材3上，具体实施过程如下粘结层I采用等离子喷涂工艺进行制备，采用两根喷枪同时平行送粉的方式，喷枪移动速度均为200-220mm/s，喷枪喷口与基材表面距离控制在80_100mm，喷涂电压为30-40V，喷涂时间控制在20-30分钟。其成型厚度约为O. 08-0. Imm ;其中，第一根喷枪喷射MCrAH合金粉料，送粉气体选用H2，流量为15-20L/min，送粉率随粘结层厚度的增加而略微下降，由25g/min降至22g/min左右,粘结层厚度每增加O. 02mm,送粉率减少lg/min;第二根喷枪喷射氧化铝粉料，送粉气体选用Ar，流量为50-55L/min，送粉率随粘结层厚度的增加略微升高，由15g/min升至10g/min左右,粘结层厚度每增加O. 02mm,送粉率增加I. 5g/min ;制得的粘结层I厚度约为O. 08-0. Imm0陶瓷层2的材料可以是氧化钇稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、氧化镁稳定氧化锆材陶瓷料中的一种，将研磨后的陶瓷层粉料制作成靶材，通过电子束物理气相沉积工艺进行陶瓷层的制备；真空室内的真空度为O. 001-0. OOOlpa，基材转速为10_15rpm，沉积速度为2. 5-3um/min，沉积时间为40_50min，制得的陶瓷层2的厚度约为O. 1-0. 15mm。本发明揭示了一种新型梯度热障涂层，其特点是该涂层成分配制合理，制备工艺简便，涂层的粘结层中含有易于形成氧化膜的氧化物，，且氧化物含量具有梯度变化，使制得的热障涂层在具有良好耐热性能的同时抗氧化能力突出。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或 替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1.一种新型梯度热障涂层，该热障涂层主要包括粘结层和陶瓷层，陶瓷层成型于粘结层的外部，其特征在于，所述的粘结层由MCrAH系列合金以及可形成氧化膜的氧化物复合而成，所述的粘结层中MCrAH系列合金的百分含量由外层向里层逐渐增多，可形成氧化膜的氧化物的百分含量由外层向里层逐渐减少，所述的MCrAH系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为92%-95. 5% :4. 5%-8%。
2.根据权利要求I所述的新型梯度热障涂层，其特征在于，所述的粘结层中MCrAH系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为93. 5%-95% 5%-6. 5%。
3.根据权利要求2所述的新型梯度热障涂层，其特征在于，所述的可形成氧化膜的氧化物可以是氧化铝、氧化钛、氧化硅或氧化镁中的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求3所述的新型梯度热障涂层，其特征在于，所述的可形成氧化膜的氧化物的颗粒度为300-400目。
5.根据权利要求I所述的新型梯度热障涂层，其特征在于，所述的粘结层采用多次热喷涂工艺成型于基材上，其成型厚度约为0. 08-0. 1mm。
6.根据权利要求I所述的新型梯度热障涂层，其特征在于，所述的陶瓷层的材料可以是氧化钇稳定氧化锆、氧化钙稳定氧化锆、氧化镁稳定氧化锆材陶瓷料中的一种，陶瓷层的厚度约为0. 1-0. 15mm。
全文摘要
本发明公开了一种新型梯度热障涂层，该热障涂层主要包括粘结层和陶瓷层，陶瓷层成型于粘结层的外部，所述的粘结层由MCrAlY系列合金以及可形成氧化膜的氧化物复合而成，所述的粘结层中MCrAlY系列合金的百分含量由外层向里层逐渐增多，可形成氧化膜的氧化物的百分含量由外层向里层逐渐减少，所述的MCrAlY系列合金与可形成氧化膜的氧化物的百分含量配比为92%-95.5%4.5%-8%。本发明揭示了一种新型梯度热障涂层，该涂层成分配制合理，制备工艺简便，涂层的粘结层中含有易于形成氧化膜的氧化物，且氧化物含量具有梯度变化，使制得的热障涂层在具有良好耐热性能的同时抗氧化能力突出。
文档编号B32B15/04GK102774089SQ2012102839
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者蒋泽锋 申请人:昆山乔锐金属制品有限公司