一种高可靠低红外发射率复合涂层及其制备方法、应用与流程

本发明涉及复合涂层，尤其是一种高可靠低红外发射率复合涂层及其制备方法、应用。

背景技术：

1、涡轮发动机是一种利用旋转的机件自穿过它的流体中汲取动能的发动机形式，是内燃机的一种。常用作飞机与大型的船舶或车辆的发动机。涡轮叶片是涡轮发动机中涡轮段的重要组成部件。高速旋转的叶片负责将高温高压的气流吸入燃烧器，以维持发动机的工作。目前，涡轮发动机叶片的低红外涂层主要有两种工艺进行制备，工艺一：先用pvd工艺制备混合金属抗氧化层，再用pvd工艺制备低红外发射层，该工艺的优点是涂层薄，但是缺点是易脱落和高温下红外层扩散到过渡层和叶片基体内，导致红外性能下降。工艺二：采用等离子喷涂工艺制备混合金属抗氧化和粘接层、陶瓷过渡层，采用冷喷涂或涂刷工艺制备低红外发射层，该工艺制备的涡轮发动机叶片的涂层太厚，会随发动机试车时间延长而发生脱落，导致难以在高温高压的极端环境下稳定长时间工作，还会使发动机流道面积发生较大变化，影响发动机性能。

技术实现思路

1、本发明提供一种高可靠低红外发射率复合涂层及其制备方法、应用，用于克服现有技术中涂层太厚、涂层易脱落、红外性能不稳定等缺陷。

2、为实现上述目的，本发明提出一种高可靠低红外发射率复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、s1：对金属基底表面进行预处理；

4、s2：对预处理后的金属基底进行pvd沉积，以在金属基底表面得到混合金属层；

5、s3：以氧化钇稳定氧化锆为原料，采用等离子喷涂在所述混合金属层上制备陶瓷层；

6、s4：采用若干次丝网印刷将导体浆料印刷在所述陶瓷层上，得到低红外发射率复合涂层；

7、所述低红外发射率复合涂层的总厚度＜100μm。

8、为实现上述目的，本发明还提出一种高可靠低红外发射率复合涂层，由上述所述制备方法制备得到；所述低红外发射率复合涂层依次由混合金属层、陶瓷层和低红外发射率层组成。

9、为实现上述目的，本发明还提出一种高可靠低红外发射率复合涂层的应用，将上述所述制备方法制备得到的复合涂层或者上述所述复合涂层应用于航空领域涡扇发动机。

10、与现有技术相比，本发明的有益效果有：

11、1、本发明提供的高可靠低红外发射率复合涂层的制备方法，首先利用pvd沉积以在金属基底表面得到混合金属层，该混合金属层能很好的保护金属基底实现抗氧化的作用，同时作为金属基底和陶瓷层的粘接层和过渡层可很好防止高温高压的极端环境下发生涂层脱落；此外，pvd沉积得到的混合金属层表面平整光滑。然后利用等离子喷涂制备陶瓷层，丝网印刷制备低红外发射率层。本发明提供的制备方法制备的低红外发射率复合涂层总厚度小于100微米，能够满足高速旋转的涡轮叶片的使用要求。

12、2、本发明制备的高可靠低红外发射率复合涂层具有高硬度、高耐磨、高结合的特性，950℃下空冷2000次与1050℃下空冷100次后，涂层无起层、开裂、脱落等现象，可在1050℃下保温超过30h。此外，本发明制备的复合涂层便于维护和修复，可外场清理积碳和外场快速修复。

技术特征：

1.一种高可靠低红外发射率复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述预处理具体为：

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述金属基底为涡轮叶片。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述混合金属层为mcraly涂层或者nicocraly涂层。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s2中，所述混合金属层的厚度为20～40μm。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s3中，所述陶瓷层的厚度为30～50μm。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤s4中，所述低红外发射率层的厚度为15～25μm。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s4具体为：

9.一种高可靠低红外发射率复合涂层，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到；所述低红外发射率复合涂层依次由混合金属层、陶瓷层和低红外发射率层组成。

10.一种高可靠低红外发射率复合涂层的应用，其特征在于，将权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的复合涂层或者权利要求9所述复合涂层应用于航空领域涡扇发动机。

技术总结
本发明公开一种高可靠低红外发射率复合涂层及其制备方法、应用，该制备方法首先利用PVD沉积以在金属基底表面得到混合金属层，该混合金属层能很好的保护金属基底实现抗氧化的作用，同时作为金属基底和陶瓷层的粘接层和过渡层可很好防止高温高压的极端环境下发生涂层脱落；此外，PVD沉积得到的混合金属层表面平整光滑。然后利用等离子喷涂制备陶瓷层，丝网印刷制备低红外发射率层。本发明提供的制备方法制备的低红外发射率复合涂层总厚度小于100微米，能够满足高速旋转的涡轮叶片的使用要求。

技术研发人员：易伟,徐刘进,董凯
受保护的技术使用者：长沙晶优新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13