一种抗高温氧化热障涂层的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种热障涂层，特别涉及一种用于涂覆在镍基合金层表面的抗高温氧化热障涂层，该涂层为覆盖在镍基合金层基体表面的复合陶瓷层。所述复合陶瓷层的厚度为20-70μm。所述抗高温氧化热障涂层增加了与基体间的粘结强度，粘结强度提高了90%以上。该抗高温氧化热障涂层的开裂和脱落现象的发生率大大降低了，延长了该涂层的使用寿命，而且因为该抗高温氧化热障涂层比普通的热障涂层少了一次金属层，但是隔热效果和粘结强度确提高了，所以更加经济、实惠，降低了使用成本。
【专利说明】一种抗高温氧化热障涂层
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种热障涂层，特别涉及一种用于涂覆在镍基合金层表面的抗高 温氧化热障涂层。
【背景技术】
[0002] 随着现代工业和科技的飞速发展，船用或电站用燃气涡轮机及大型民用飞机发动 机向高流量比、高推重比、高涡轮进口温度方向发展，燃烧室的燃气温度和燃气压力不断提 高，炽热的气流围绕叶片环流，破坏并吹掉零件上起保护作用的氧化膜，使腐蚀加剧。目前， 船用或电站用燃气涡轮机或大型民用飞机发动机的叶片材料多采用镍基高温合金，虽然合 金有较好的高温力学性能，但其高温耐蚀性能仍不够理想，并且价格昂贵，更换叶片的费用 很高。所以世界各国在竞相开发性能更为优越的新材料的同时，也在研制和应用各种抗高 温氧化的热障涂层以提高叶片的综合性能。热障涂层由于能够有效保护先进发动机高温部 件并改善发动机性能，在发动机技术中占有十分重要的地位。
[0003] 热障涂层一般用在金属制品的表面，例如燃气轮机以及发动机零件，常常在超高 温环境下工作，可以被看做是余热管理的一种。热障涂层通过把合金隔离开其工作附近的 超高温热源，使得系统整体的性能得到改善，这样就使得结构部件的热疲劳和抗氧化性能 得到改善。热障涂层一般分为双层结构，第一层为金属层，第二层为热绝缘陶瓷层。金属层 又称为黏接层，其作用一方面是防止基体材料的氧化和腐蚀，另一方面为热绝缘陶瓷层提 供很好的黏结力；热绝缘陶瓷层能有效减少向金属基体的热传导，保护关键零部件等。
[0004] 热绝缘陶瓷层和基体之间热膨胀系数差异的过大，所以金属层能起到减缓热膨胀 系数差异的问题，但随之而来的问题是，传统的金属层将会带来两个失效面，这样给涂层的 使用寿命及性能带来不利的影响，并且在选择金属层等方面有着较为严格的要求，成本较 商。
【发明内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种专门用于涂覆在镍基合金层表面的抗 高温氧化热障涂层，该涂层的隔热性能优异，与基体间的粘结强度高、不易脱落及开裂，使 用寿命长、成本低。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：
[0007] -种抗高温氧化的热障复合涂层，其特征在于：该涂层为覆盖在镍基合金层基体 表面的复合陶瓷层。
[0008] 其中，所述复合陶瓷层的厚度为20-70 μ m。
[0009] 现有技术中的普通热障涂层分为两层，外层为陶瓷层，内层为粘结基体和陶瓷层 的金属层。本实用新型的发明要点为：
[0010] 通过电泳沉积及真空烧结工艺，将YSZ陶瓷涂层涂覆在镍基合金层表面，在高温 下，YSZ陶瓷涂层中掺杂的Al、Ni元素向基体扩散，基体中的Cr、Fe等合金元素向YSZ陶瓷 涂层扩散，由于YSZ陶瓷涂层与基体中的元素的相互扩散，所以，在基体的界面处自发形成 了成分与传统的金属层相近的过渡层，该过渡层和YSZ陶瓷涂层一体合成为复合陶瓷层即 热障复合涂层，大大提高了热障复合涂层与基体之间的粘结强度，也提高了热障复合涂层 的隔热性能。
[0011] 所述抗高温氧化热障涂层比现有技术中的热障涂层中虽然少添加了一层金属层， 但是和基体的粘结力及隔热效果却大大提高了，避免了热障涂层的开裂和脱落的情况发 生，而且节约了制备工序，降低了生产成本。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型的优点是：
[0013] 1、所述抗高温氧化热障涂层增加了与基体间的粘结强度，粘结强度提高了 90%以 上。
[0014] 2、所述抗高温氧化热障涂层的开裂和脱落现象的发生率大大降低了，延长了该涂 层的使用寿命。
[0015] 3、所述抗高温氧化热障涂层比普通的热障涂层少了一次金属层，但是隔热效果和 粘结强度确提高了，所以更加经济、实惠，降低了使用成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1是本实用新型抗高温氧化热障涂层的结构示意图。
[0017] 图2是现有技术中的热障涂层结构示意图。
[0018] 图3是本实用新型抗高温氧化热障涂层的剖面结构示意图。
[0019] 图中：1是镍基合金层基体，2是复合陶瓷层。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步说明：
[0021] 如图1、图2所示，
[0022] -种抗高温氧化热障涂层，其特征在于：该涂层为覆盖在镍基合金层基体1表面 的复合陶瓷层2。
[0023] 其中，所述复合陶瓷层2的厚度为20-70 μ m。
[0024] 在镍基合金层基体1表面覆盖一层复合陶瓷层2,该复合陶瓷层2的厚度为 20_70μπι，通过复合陶瓷层2的隔离，有效减少了工作环境中的热源向基体的热传导，有效 改善了基体的热疲劳和抗氧化性能。
[0025] 将本实用新型制得的抗高温氧化热障涂层进行粘结力测试，粘结强度为27Ν，但是 普通热障涂层的粘结强度仅为14Ν，所以本实用新型的热障涂层与基本的粘结强度显著增 强。
[0026] 与现有技术相比，本实用新型的优点是：
[0027] 1、所述抗高温氧化热障涂层增加了与基体间的粘结强度，粘结强度提高了 90%以 上。
[0028] 2、所述抗高温氧化热障涂层的开裂和脱落现象的发生率大大降低了，延长了该涂 层的使用寿命。
[0029] 3、所述抗高温氧化热障涂层比普通的热障涂层少了一次金属层，但是隔热效果和 粘结强度确提高了，所以更加经济、实惠，降低了使用成本。
[0030] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及其优点。本行业的技术人 士应该了解，本实用新型不受上述实施条例的限制，上述实施条例和说明书中描述的只是 用于说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型原理和范围的前提下，本实用新型还可 有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本实用新型范围内。
【权利要求】
1. 一种抗高温氧化热障涂层，其特征在于：该涂层为覆盖在镍基合金层基体（1)表面 的复合陶瓷层（2);所述复合陶瓷层（2)的厚度为20-70 μ m。
【文档编号】C25D13/02GK203999874SQ201420011316
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】李春玲, 王伟, 谭世磊, 宋闪光, 范晶辉 申请人:上海工程技术大学