一种热障抗烧蚀复合涂层及其制备方法与流程

本申请是申请日为2015年06月19日、申请号为201510346596.5、发明名称为“一种热障抗烧蚀复合涂层及其制备方法”的专利申请的分案申请。

本发明属于难熔金属及其复合材料领域，涉及一种热障抗烧蚀复合涂层及其制备方法。

背景技术：

热障涂层是利用陶瓷材料的耐高温、抗腐蚀和低导热等性能，以涂层的方式将陶瓷与金属基体相结合，提高金属热端部件的使用温度，增强热端部件的抗高温氧化能力。延长热端部件的使用寿命，提高热机效率的一种表面技术。可以用于舰船发动机、地面燃气涡轮、火箭、导弹发动机等。

现有热障复合涂层有双层结构、多层结构、梯度结构等。

双层结构的热障涂层由粘接层和低导热陶瓷组成，合金粘接层起到使陶瓷层与基体紧密结合的作用，低导热陶瓷主要起到隔热的作用。典型的双层结构的热障涂层中，通常采用mcraly涂层和pt改性的渗铝涂层作为粘接层，采用氧化钇稳定的氧化锆作为隔热层。

多层结构的热障涂层一般由粘接层、低导热陶瓷层、阻氧层、表面封闭层组成，粘接层通常采用mcraly涂层和pt改性的渗铝涂层。低导热陶瓷层、阻氧层、封闭层均由不同的氧化物陶瓷层构成。每层都具有特定的功能，外层的封闭层主要用于阻挡燃气腐蚀产物的侵蚀；低导热陶瓷用于阻碍热向合金基体的传输，阻氧层用于降低氧向涂层内部的扩散，提高涂层的抗氧化性能。但是，这种多层结构的热障涂层尚未有实质的应用。

梯度结构的热障涂层通常在粘接层和低导热陶瓷表层之间施加具有应力和功能梯度的过渡涂层，以降低由于金属材料与陶瓷材料热膨胀系数较大而产生的应力，提高涂层的结合强度、抗热震能力和使用寿命。

目前，现有的热障涂层在静态环境下应用较多，在高温有气流冲击的环境下，陶瓷涂层的抗热震、抗高温气动烧蚀性能较差，因此发展新型的复合涂层，提高涂层的抗高温、抗烧蚀、抗氧化、抗冲刷以及抗剥落等综合性能是目前面临的新问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种热障抗烧蚀复合涂层。

本发明的目的还在于提供一种上述热障抗烧蚀复合涂层的制备方法。

本发明采用金属和陶瓷的复合粉制备的涂层作为热障层，通过多层复合，优化了涂层与金属基体、以及涂层与涂层之间的性能匹配，在功能梯度涂层的基础上进一步提高了其结合强度，有效防止了涂层剥落。从使用性能角度评价，该复合涂层既起到了对金属基体热障保护的效果，又提高了涂层的耐高温抗烧蚀及抗冲刷性能，以适应更广泛的高温工作环境。为多用途的新型热障抗烧蚀涂层提供新的方案。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种热障抗烧蚀复合涂层，所述复合涂层设置于金属基体上，所述复合涂层自所述金属基体表面向外依次包括结合层、热障层，其中，所述热障层的材质为隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末。

上述热障抗烧蚀复合涂层，作为一种优选实施方式，所述结合层的材质为钨粉、钼粉、钨钼复合粉、或者mcraly粉，其中，m为co或者ni中的一种或两种。

上述热障抗烧蚀复合涂层，作为一种优选实施方式，在所述隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末中，所述隔热陶瓷的质量百分比为30～90％、所述钨和/或钼的质量百分比为：10～70％；优选地，所述隔热陶瓷为氧化钇稳定的氧化锆、或者氧化铝，其中，所述氧化钇稳定的氧化锆中氧化钇的质量百分比含量为0～15％。

上述热障抗烧蚀复合涂层，作为一种优选实施方式，所述热障层由单一层或两个以上的子层组成，优选地，在所述两个以上的子层中，自所述结合层表面向外，所述热障层依次由隔热子层、过渡子层组成，在所述隔热子层采用的所述复合粉末中，所述隔热陶瓷的质量百分比为60～90％，在所述过渡子层采用的所述复合粉末中，所述隔热陶瓷的质量百分比为30～70％。

上述热障抗烧蚀复合涂层，作为一种优选实施方式，所述热障层的厚度为0.2～2mm。

上述热障抗烧蚀复合涂层，作为一种优选实施方式，所述复合涂层还包括防护层，所述防护层设置于所述热障层表面，所述防护层的材质为钨粉、或者所述钼粉、或者所述钨钼复合粉、或者所述隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末；优选地，所述防护层的厚度为0.5～3.0mm。

上述热障抗烧蚀复合涂层，作为一种优选实施方式，所述隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末是采用喷雾造粒工艺制备的；优选地，所述喷雾造粒工艺的参数如下：进口温度为200～300℃，出口温度为60～130℃、塔内压力为-0.03～-0.06mpa、焙烧温度为1200～1400℃。

上述热障抗烧蚀复合涂层的制备方法，采用等离子喷涂工艺在所述金属基体表面喷涂热障抗烧蚀复合涂层。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，包括如下步骤：

喷砂及清洁处理步骤，对所述金属基体表面进行喷砂处理，之后对所述金属基体表面残留的污渍或灰尘进行清理；

喷涂步骤，采用等离子喷涂工艺以相应的涂层材料粉末为原料在清理后的金属基体表面逐层喷涂以形成所述复合涂层。

在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，在所述喷涂步骤中，在喷涂复合涂层中的各层时，对形成的各层涂层进行修磨和测量以保证每个涂层的尺寸精度。

本发明技术方案的工艺原理为：采用喷涂的方法，在金属基体表面喷涂具有一定隔热抗烧蚀性的涂层。

本发明的优点在于：

1)工艺方法简单，易实现、易控制、适合规模化生产，本发明采用等离子喷涂的方法，不受基体形状的限制，可以实现对各种结构形状产品的喷涂。

2)涂层材料与基体材料的匹配性能良好：钨、钼与金属基体中的钛为无限固溶体，与铁、镍能够形成化合物。本发明采用的结合层材质能够与常规金属基体形成无限固溶体或者化合物的成分，从而使基体和涂层之间有良好的兼容性。此外热喷涂时，金属粉末呈现熔融或半熔融状态，这就使得喷涂粉末在沉积到基体材料上时，容易和基体材料发生冶金结合。熔融或半熔融的喷涂粉末利于涂层和基体以及涂层之间形成良好的结合，降低了涂层和基体以及涂层之间的内应力。避免了涂层材料剥落、开裂和孔洞等缺陷。

3)本发明的热障抗烧蚀复合涂层具有良好的耐高温、抗烧蚀、抗氧化、抗冲刷、抗剥落性能，其烧蚀点温度为2000℃以上，特别是由于本发明采用了隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末作为热障层，除具有较强的隔热作用以外，还特别适合于在气流强大的环境中使用，具有良好的抗冲刷性能；另外，本发明成本低。

4)本发明的热障抗烧蚀复合涂层可以应用于舰船发动机、地面燃气涡轮、飞行器的翼片、尾翼和舵片等高温条件下工作的构件表面以对其进行热保护，从而延长金属基体的使用寿命。

5)通过改变热障层的成分含量和涂层结构，可以用于不同的工作环境，或者实现某些特殊的使用要求。

附图说明

图1为本发明涂覆有热障抗烧蚀复合涂层的金属基体结构示意图；

图2为图1的复合涂层放大图；

图3为本发明实施例1所用的喷涂复合粉末微观形貌图；

图4为本发明制备的实施例1复合涂层的微观组织结构图。

其中，附图中，1、金属基体；2、结合层；3、热障层；4、防护层

具体实施方式

为了更加清楚地说明本发明的技术特征以及效果，下面以具体实施方式结合附图对本发明进行说明。

本发明的热障抗烧蚀复合涂层，参见图1和图2，所述复合涂层设置于或涂覆于金属基体1上，所述复合涂层自所述金属基体1表面向外依次包括结合层2、热障层3和防护层4，其中，所述热障层3的材质为隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末，即所述热障层3的材质为隔热陶瓷与钨的复合粉末、隔热陶瓷与钼的复合粉末或者隔热陶瓷与钨和钼的复合粉末。

复合涂层的材料及成分设计考虑的因素主要有材料的熔点、强度、热导率、热膨胀系数等。

本发明的热障抗烧蚀复合涂层可以应用于舰船发动机、地面燃气涡轮、飞行器的翼片、尾翼和舵片等高温条件下工作的构件表面以对其进行隔热、抗氧化以及抗冲刷等保护。因此，本发明中所述的金属基体可以为钛合金、高温合金或合金钢、铝合金等。

所述结合层的材质可以是任何与金属基体具有良好结合特性且熔点在1500℃以上的材料，其具有高的熔点，同时与基体和其他涂层都能够很好地结合，从而提高涂层和基体的界面结合强度。优选为钨粉、钼粉、钨钼复合粉(钼粉和钨粉的混合比例可以为任一比例，可以采用机械混合、球磨或喷雾造粒等进行制造)或者mcraly(m具体指ni或者co中的一种或两种，其中，mcraly合金中各成分的质量百分比含量为：ni：0～75％，co：0～70％，cr：15～25％，al：5～15％，y：0.5～2.0％，ni和co的质量百分比含量不同时为零。所述结合层的厚度优选为0.05～0.15mm(比如0.06mm、0.08mm、0.10mm、0.12mm、0.13mm、0.14mm)，以保证具有良好的结合强度和抗烧蚀性能。

所述热障层的材质需同时具有良好的隔热和耐高温烧蚀性能，以防止将高温从外部传递给金属基体，热障层具有相对较高的熔点、低的热导率、适宜的热膨胀系数。在本发明中热障层的材料为隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末；优选地，在所述隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末中，所述隔热陶瓷的质量百分比为30～90％、所述钨和/或钼的质量百分比为：10～70％；

更优选地，所述隔热陶瓷为氧化钇稳定的氧化锆、或者氧化铝，其中，所述氧化钇稳定的氧化锆中氧化钇的质量百分比含量为0～15％(比如：0％、2％、4％、6％、7％、8％、9％)，也就是说，当含量为零时，所述氧化钇稳定的氧化锆即为纯氧化锆。所述隔热耐烧蚀层的厚度优选为0.2～2mm(比如0.3mm、0.4mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.8mm、1.9mm)，以保证热障层既具有良好的热障效果又具有良好的抗烧蚀性能。

隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末可以采用机械混合法、喷雾造粒法、湿法球磨等工艺制造，优选采用喷雾造粒工艺制备；所述喷雾造粒工艺的参数如下：进口温度为200～300℃(比如210℃、230℃、250℃、260℃、280℃、290℃)，出口温度为60～130℃(比如70℃、90℃、100℃、110℃、120℃、125℃)、塔内压力为-0.03～-0.06mpa(比如-0.04mpa、-0.05mpa、-0.055mpa)、焙烧温度为1200～1400℃(比如1210℃、1260℃、1300℃、1330℃、1350℃、1370℃、1390)。

所述热障层可以是单一层也可以由两个以上的子层组成，在各子层中，自所述结合层表面向外，各子层所采用的复合粉末中所述隔热陶瓷的用量依次递减；优选地，自所述结合层表面向外，所述热障层依次由隔热子层和过渡子层组成，在所述隔热子层中，所采用的复合粉末中所述隔热陶瓷的质量百分比为60～90％(比如65％、70％、75％、80％、85％)，在所述过渡子层中，所采用的复合粉末所述隔热陶瓷的质量百分比为30～70％(比如35％、40％、45％、50％、55％、65％)。隔热子层的作用是隔热作用，从而增加金属基体使用寿命。过渡子层的主要作用是既起到隔热效果，又能改善涂层之间的热匹配性，提高涂层的结合强度，提高涂层的抗烧蚀性能。本发明的热障层结构在具有良好隔热效果的同时还具有较强的抗冲刷、抗烧蚀性能。

所述防护层设置于所述热障层表面，所述防护层的材质为上述钨粉、或者上述钼粉、或者上述钨钼复合粉、或者上述隔热陶瓷与钨和/或钼的复合粉末；优选地，所述防护层的厚度为0.5～3.0mm(比如0.6mm、0.8mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.2mm、2.5mm、2.8mm)。防护层材料的特性：具有高的熔点，能够抵抗高温、高速燃气流的剧烈烧蚀和冲刷，从而对热障层进行保护，延长热障层的寿命。

上述热障抗烧蚀复合涂层的制备方法，采用等离子喷涂工艺在金属基体表面喷涂复合涂层。

优选地，该制备方法包括如下步骤：

喷砂及清洁处理步骤，对所述金属基体表面进行喷砂处理，之后对所述金属基体表面残留的污渍或灰尘进行清理；

具体地，喷涂前对金属基体进行喷砂处理，喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。喷砂具体条件如下：压力0.4～1.0mpa(比如0.5mpa、0.6mpa、0.7mpa、0.8mpa、0.9mpa)、喷砂距离20～60cm(比如21cm、25cm、35cm、45cm、55cm)、角度30～70°(比如32°、40°、45°、50°、55°、60°、65°)。喷砂所采用的喷砂设备为本领域常用设备。

喷涂步骤，采用等离子喷涂工艺以相应的涂层材料粉末为原料在清理后的金属基体表面逐层喷涂以形成所述复合涂层。等离子喷涂工艺所述采用的设备为本领域常用设备。

具体地，根据喷涂要求的不同，根据上述复合涂层中各层的材质和原料配比选择合适的金属粉末或者复合粉末作为喷涂粉末在金属基体表面依次喷涂，以形成需要的复合涂层。

氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为0～15％，为市售产品。

在所述喷涂步骤中，所述喷涂的具体工艺参数优选如下：电弧电流700～900a(比如710a、750a、800a、850a、880a)，电压20～50v(比如22v、30v、35v、40v、45v)，氦气流量scfh20～90(比如scfh22、scfh35、scfh40、scfh50、scfh60、scfh70、scfh80、scfh85)，氩气流量scfh80～100(比如scfh85、scfh90、scfh95、scfh98)，送粉量rpm1.0～3.0(比如rpm1.2、rpm1.5、rpm2、rpm2.5、rpm2.8)，距离60～100mm(比如65mm、70mm、80mm、90mm、95mm)。在喷涂复合涂层中的各层时，对形成的各层涂层进行修磨和测量以保证每个涂层的尺寸精度。

在喷涂过程中，必要时，需选择合适的工作气体，比如可以选择氦气、氢气、氮气或者氩气等气体。

下面采用具体实施例对本发明的热障抗烧蚀复合涂层及制备方法进行详细说明。

实施例1：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。结合层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两个子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，喷雾造粒的具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。其中，隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：62wt％，钨的含量为：38wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.40±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.40±0.1mm，热障层涂层总厚度为0.80±0.2mm。图3为该步骤所使用的喷涂复合粉末的微观形貌。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层即过渡子层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为1.50±0.2mm。图4为喷涂后复合涂层的微观组织结构图。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，在等离子焰模拟工况条件(温度和流速)下进行试验，将等离子火焰的喷出口直接对准上述涂有热障抗烧蚀涂层的钛合金基体，其中等离子火焰的火焰喷出口距离钛合金基体表面的垂直距离为50mm，采用红外测温仪测量等离子焰到达钛合金基体表面的温度，采用激光多普勒测速计测量等离子焰的流速，在钛合金基体表面温度为1600℃、等离子焰流速为1400m/s的条件下试验，用秒表记录测试时间。测试50s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为62s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例2：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：62wt％，钨的含量为：38wt％。采用等离子喷涂的方法将上述各复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.60±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.80±0.1mm，热障层涂层总厚度为1.40±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为1.50±0.2mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试55s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为69s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例3：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：62wt％，钨的含量为：38wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.40±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.40±0.1mm，热障层涂层总厚度为0.80±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为2.0±0.2mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试58s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为73s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例4：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：62wt％，钨的含量为：38wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.80±0.1mm，过渡子层涂层厚度为1.0±0.1mm，隔热耐烧蚀层涂层总厚度为1.80±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为3.0±0.2mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试68s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为86s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例5：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层氧化钇稳定的氧化锆的含量为：50wt％，钨的含量为：50wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.60±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.70±0.1mm，热障层涂层总厚度为1.30±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为2.80±0.2mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试55s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为71s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例6：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层为单一层，采用复合粉末作为喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。热障层氧化钇稳定的氧化锆的含量为：90wt％，钨的含量为：10wt％。采用等离子喷涂的方法将上述各复合粉末喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。热障层涂层厚度为0.60±0.1mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为1.30±0.1mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试40s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为57s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例7：

(1)对高温合金(牌号为gh4169)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的高温合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：70wt％，钨的含量为：30wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.50±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.60±0.1mm，隔热耐烧蚀层涂层总厚度为1.10±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为0.6±0.1mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试36s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为54s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例8：

(1)对合金钢(牌号为1cr18ni9ti)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至经喷砂后的合金钢基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层氧化钇稳定的氧化锆的含量为：62wt％，钨的含量为：38wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.60±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.70±0.1mm，热障层涂层总厚度为1.30±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为2.0±0.1mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试38s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为53s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例9：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钼粉(纯度为99.9％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钼粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流700a，电压20v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为200℃，出口温度为60℃、塔内压力为-0.03mpa、焙烧温度为1300℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钼的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：90wt％，钼的含量为：10wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：50wt％，钼的含量为：50wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流750a，电压25v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.60±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.70±0.1mm，热障层涂层总厚度为1.30±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钼粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钼粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流700a，电压20v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为1.10±0.1mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试35s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为49s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例10：

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的nicraly粉(市售，具体成分如下：ni为66.0wt％，cr为22.0wt％，al为11.0wt％，y为1.0wt％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属nicraly粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流720a，电压25v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为250℃，出口温度为100℃、塔内压力为-0.04mpa、焙烧温度为1200℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化铝和钨的复合粉末。隔热子层采用的复合粉末中氧化铝的含量为：62wt％，钨的含量为：38wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化铝的含量为：50wt％，钨的含量为：50wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流750a，电压30v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为0.40±0.1mm，过渡子层涂层厚度为0.50±0.1mm，热障层涂层总厚度为0.90±0.2mm。

(4)防护层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属钨粉作为防护层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属钨粉喷涂至热障层涂层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流900a，电压50v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。防护层涂层厚度为1.60±0.1mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试35s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为52s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

实施例11

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属cocraly粉(市售，具体成分含量如下：co为65.4wt％，cr为23.0wt％，al为11.0wt％，y为0.6wt％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属cocraly粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流730a，电压20v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层包括两子层：靠近结合层即位于结合层外表面的涂层称之为隔热子层，隔热子层外表面的涂层称之为过渡子层。采用复合粉末作为热障层的喷涂粉末，该复合粉末采用喷雾造粒工艺获得，具体工艺参数如下：进口温度为300℃，出口温度为130℃、塔内压力为-0.06mpa、焙烧温度为1400℃。复合粉末的(d50)粒度为50μm～100μm，成分为氧化钇稳定的氧化锆和钨的复合粉末，其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。隔热子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：80wt％，钨的含量为：20wt％；过渡子层采用的复合粉末中氧化钇稳定的氧化锆的含量为：50wt％，钨的含量为：50wt％。采用等离子喷涂的方法将上述复合粉末依次喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。隔热子层涂层厚度为1.0±0.1mm，过渡子层涂层厚度为1.50±0.1mm，热障层涂层总厚度为2.5±0.2mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本实施例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试40s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为53s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。

对比例1

(1)对钛合金(牌号为tc4)基体进行喷砂处理，采用刚玉作为喷砂介质，其目数10～100目，喷砂处理的条件为：压力0.7±0.3mpa、喷砂距离40±20cm、角度50±20°。

喷砂后的基体表面各处色泽均匀一致，无肉眼可见不均匀区域。对喷砂完成后的材料，若表面残留污渍或灰尘，用酒精擦拭干净。

(2)结合层喷涂：选择粒度为-200目～+325目的金属cocraly粉(市售，具体成分含量如下：co为65.4wt％，cr为23.0wt％，al为11.0wt％，y为0.6wt％)作为结合层喷涂粉末，采用等离子喷涂的方法将金属cocraly粉喷涂至经喷砂后的钛合金基体表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流730a，电压20v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。涂层厚度为0.10±0.05mm。

(3)热障层喷涂：热障层为单一的氧化钇稳定的氧化锆层：靠近结合层即位于结合层外表面。其中，氧化钇稳定的氧化锆中，氧化钇的含量为6wt％。采用等离子喷涂的方法将氧化钇稳定的氧化锆粉末喷涂至结合层表面，等离子喷涂的工艺参数如下：电弧电流800a，电压40v，氦气流量scfh70±20，氩气流量scfh80±20，送粉量rpm2.0±1.0，距离80±20mm。热障层涂层总厚度为2.5±0.2mm。

上述各涂层的厚度采用游标卡尺进行测量。

采用本对比例的方法分别在5块钛合金基体上制备了热障抗烧蚀涂层，采用实施例1的方法进行性能测试，测试30s时间左右，涂层剥离面积达到10％左右，涂层完全剥离掉的总时间为47s。以上的测试结果数据均是上述5块钛合金基体测试结果的平均值。