0% ;而具有FeCrAH粘结层的热障涂层无明显的裂纹，如图2所示，在高温试验直至100h后才出现明显脱落，如图3所示。这说明FeCrAH层形成的A1203(即TG0)致密，且TGO生长缓慢，不会形成形成Ni2A1204脆性相，界面结合力好；而传统的NiCoCrAH的材料在高温服役过程中，形成Ν?2Α1204脆性相破坏了氧化层的致密性与连续性，在界面产生较大的应力应变，产生裂纹；同时NiCoCrAH材料在高温服役过程中TGO生长迅速，产生更大应力应变，加剧裂纹的产生与扩展，进而使得涂层失效剥落。在热障涂层服役过程中，粘结层在高温生成的氧化物Al2O3(即TG0)而产生的应力应变是导致涂层失效的主要原因。因此，本发明具有FeCrAH粘结层的热障涂层相对传统的热障涂层，其高温循环氧化寿命得到大幅提高。
[0049]实施例2
[0050]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，采用以下步骤:
[0051](I)将高温合金基体依次进行去油和喷砂处理，喷砂处理时，喷砂压力为0.1MPa,喷砂颗粒主要成分为Al2O3，颗粒粒径为16目；
[0052](2)通过大气等离子喷涂在金属基体上制备成分为FeCrA:LY的金属粘结层，金属基体的温度控制在200°C，喷枪与金属粘结层间距离为100mm，喷枪移动速度为300mm/s，送粉速率为10g/min，送粉气流为0.5L/min，电压范围为100V，喷涂电流范围为200A，Ar气流速范围为40L/min，H2气流速范围为15L/min ；
[0053](3)通过大气等离子喷涂在金属粘结层上沉积陶瓷层，其工艺与步骤(2)相同，陶瓷层成分为6wt% Y2O3稳定的ZrO 2。
[0054]实施例3
[0055]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，采用以下步骤:
[0056](I)将高温合金基体依次进行去油和喷砂处理，喷砂处理时，喷砂压力为0.7MPa,喷砂颗粒主要成分为Al2O3，颗粒粒径为120目；
[0057](2)通过大气等离子喷涂在金属基体上制备成分为FeCrA:LY的金属粘结层，金属基体的温度控制在500°C，喷枪与金属粘结层间距离为250mm，喷枪移动速度为1000mm/S，送粉速率为70g/min，送粉气流为1.2L/min，电压范围为180V，喷涂电流范围为250A，Ar气流速范围为120L/min，H2气流速范围为45L/min ；
[0058](3)通过大气等离子喷涂在金属粘结层上沉积陶瓷层，其工艺与步骤(2)相同，陶瓷层成分为8wt% Y2O3稳定的RE 2Zr207。
[0059]实施例4
[0060]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，沉积金属粘结层通过低压等离子喷涂技术沉积，喷枪与金属基体间距离为250mm，喷枪移动速度为300mm/s，送粉速率为70g/min，送粉气流为1.lL/min，电压范围为180V，喷涂电流范围为250A，真空度小于20KPa。
[0061]实施例5
[0062]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，沉积金属粘结层、陶瓷层时采用的是高速氧焰喷涂，采用高速氧焰喷涂时，喷枪分别与高温合金基体、金属粘结层间距离均为200mm，送粉速率为10g/min，燃气丙烷10L/min，氧/燃气的体积比为2，电压范围为100V，喷涂电流范围为20A。
[0063]实施例6
[0064]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，沉积金属粘结层、陶瓷层时采用的是高速氧焰喷涂，采用高速氧焰喷涂时，喷枪分别与高温合金基体、金属粘结层间距离均为450mm，送粉速率为70g/min，燃气丙烷100L/min，氧/燃气的体积比例12，电压范围为180V，喷涂电流范围为150A。
[0065]实施例7
[0066]一种含双层结构粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，沉积金属粘结层、陶瓷层时采用的是高速压缩空气火焰喷涂，喷枪分别与高温合金基体、金属粘结层间距离均为200mm，送粉速率为10g/min，燃气丙烧10L/min，压缩空气/燃气的体积比为2，电压范围为100V，喷涂电流范围为20A。
[0067]实施例8
[0068]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，步骤(4)中采用超音速等离子喷涂，喷枪与金属粘结层间距离为100mm，喷枪移动速度为300mm/s，送粉速率为10g/min，送粉气流为0.5L/min，Ar气流速范围为40L/min，H2气流速范围为15L/min。
[0069]实施例9
[0070]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，步骤(3)中采用溶液等离子喷涂，喷枪与金属粘结层间距离为100mm，喷枪移动速度为300mm/s，送粉速率为10g/min，送粉气流为0.5L/min，Ar气流速范围为40L/min, H2气流速范围为15L/min。
[0071]实施例10
[0072]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，步骤(3)中采用溶液等离子喷涂，喷枪与金属粘结层间距离为250mm，喷枪移动速度为1500mm/s，送粉速率为120g/min，送粉气流为3L/min，Ar气流速范围为200L/min, H2气流速范围为80L/min。
[0073]实施例11
[0074]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，步骤(3)中采用电子束物理气相沉积，第二粘结层的加热温度为800°C，主电子枪功率15kw，靶材和基体的距离100mm，真空度1.0 X 10_3Pa，沉积效率0.5um/min。
[0075]实施例12
[0076]一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其步骤与实施例3大致相同，不同之处在于，步骤(3)中采用电子束物理气相沉积，第二粘结层的加热温度为10500C，主电子枪功率30kw，靶材和基体的距离400mm，真空度1X l(T3Pa，沉积效率1.5um/
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[0077]本发明通过实例对技术方案进行完整、清晰的描述，但并不对本发明构成限制。对于本领域的专业人员容易想到的各种参数变化和调整都应该属于本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，采用以下步骤: (1)将高温合金基体依次进行去油和喷砂处理； (2)通过低压等离子喷涂、大气等离子喷涂、高速氧焰喷涂或高速压缩空气火焰喷涂在高温合金基体上制备金属粘结层； (3)通过大气等离子喷涂、高速氧焰喷涂、超音速等离子喷涂、溶液等离子喷涂或电子束物理气相沉积在金属粘结层上沉积陶瓷层。
2.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，所述的金属粘结层成分为FeCrA:LY。
3.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，所述的陶瓷层为6?8wt% Y2O3稳定的ZrO 2或RE 2Zr207，其中，RE为稀土元素。
4.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤(I)中的喷砂处理时，喷砂压力为0.1?0.7MPa，喷砂颗粒主要成分为Al2O3,颗粒粒径为16?120目。
5.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)采用低压等离子喷涂时，喷枪与高温合金基体间距离为100?250mm，喷枪移动速度为300?1000mm/s，送粉速率为10?70g/min，送粉气流为0.5?1.2L/min，电压范围为100?180V，喷涂电流范围为200?250A，真空度小于20kPa。
6.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)、(3)中采用大气等离子喷涂时，高温合金基体、金属粘结层的温度控制在200?500°C，喷枪与金属粘结层间距离为100?250mm，喷枪移动速度为300?1000mm/s，送粉速率为10?70g/min，送粉气流为0.5?1.2L/min，电压范围为100?180V，喷涂电流范围为200?250A，Ar气流速范围为40?120L/min，H2气流速范围为15?45L/min。
7.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)、(3)中采用高速氧焰喷涂时，喷枪与高温合金基体、金属粘结层间距离均为200?450mm，送粉速率为10?70g/min，燃气丙烷10?100L/min，氧/燃气的体积比例2-12，电压范围为100?180V，喷涂电流范围为20?150A ； 步骤(2)中采用高速压缩空气火焰喷涂时，喷枪与金属基体、金属粘结层间距离均为200?450mm，送粉速率为10?70g/min，燃气丙烷10?100L/min，压缩空气/燃气的体积比为2-12，电压范围为100?180V，喷涂电流范围为20?150A。
8.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中采用超音速等离子喷涂时，喷枪与金属粘结层间距离为100?250mm，喷枪移动速度为300?1500mm/s，送粉速率为10?120g/min，送粉气流为0.5?3L/min，Ar气流速范围为40?200L/min，H2气流速范围为15?80L/min。
9.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中采用溶液等离子喷涂时，喷枪与金属粘结层间距离为50?350mm，送料速率为0.1?10L/min，电压范围为50?180V，喷涂电流范围为200?550A。
10.根据权利要求1所述的一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中采用电子束物理气相沉积时，金属粘结层的加热温度为800-1050°C，主电子枪功率15-30kw，靶材和基体的距离100-400mm，真空度1.0-1OX 10—3Pa,沉积效率.0.5-1.5um/min0
【专利摘要】本发明涉及一种含有长寿命抗氧化粘结层的热障涂层的制备方法，采用以下步骤：(1)将高温合金基体依次进行去油和喷砂处理；(2)通过大气等离子喷涂、低压等离子喷涂、高速氧焰喷涂或高速压缩空气火焰喷涂在高温合金基体上制备金属粘结层；(3)再通过大气等离子喷涂、高速氧焰喷涂、超音速等离子喷涂、溶液等离子喷涂或电子束物理气相沉积在金属粘结层上沉积陶瓷层。与现有技术相比，本发明采用FeCrAlY粘结层制备的热障涂层，与传统热MCrAlY(M＝Ni,Co)障涂层相比，工作温度更高，氧化层生长速率慢，避免粘结层与陶瓷层界面性能形成脆性Ni2Al2O4相，具有优良的高温抗氧化性，更长的使用寿命。
【IPC分类】C23C14-08, C23C4-12, C23C4-06, C23C14-30, C23C4-10
【公开号】CN104630686
【申请号】CN201510101244
【发明人】陈文夫, 周新义, 郭芳威, 赵晓峰, 肖平
【申请人】河南普莱姆涂层科技有限公司, 上海交通大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年3月9日