[发明专利]一种双陶瓷层热障涂层体系及其复合制备工艺

权利要求书

1.一种双陶瓷层热障涂层体系，其特征在于，该双陶瓷层热障涂层体系包括在高温合金基体上的粘结层、YSZ涂层和铈酸镧涂层；

所述的粘结层为MCrAlY粘结层；

所述的YSZ涂层为氧化钇稳定氧化锆涂层，即材料主要成分为ZrO₂+(6.5-9.5wt.%)Y₂O₃；其中，含有的其他成分及质量百分比为SiO₂1.7%，Fe₂O₃1.0%，CaO1.5%，MgO1.5%，HfO₂3.0%；

所述的MCrAlY粘结层中，M为金属，具体为Ni、Co、Ta中的一种或几种；

其中，当为NiCrAlY粘结层时，其各个金属元素的质量百分比为，Cr为20-35%，Al为8-14%，Y为0.4-0.9%，余量为Ni；

当为NiCoCrAlTaY粘结层时，其各个金属元素的质量百分比为，Co为25-32%，Cr为20-30%，Al为8.0-12.0%，Ta为4.5-7.0%，Y为0.4-1.2%，余量为Ni；

所述的铈酸镧涂层，采用的喷涂原料为La₂Ce_2.5O₈；

所述的双陶瓷层热障涂层体系的复合制备方法为：

步骤1，高温合金基体预处理

对高温合金基体进行清洁、粗化、活化的预处理工艺，得到预处理后的高温合金基体；

步骤2，喷涂粘结层

采用超音速火焰喷涂设备或爆炸喷涂在高温合金基体上喷涂组织致密的MCrAlY粘结层，得到HV_0.3为300-380、粘结层表面粗糙度Ra为5.0-9.0μm的MCrAlY粘结层；

其中，喷涂的粘结层粉末粒度主要为40~55μm，粒度大于55μm的粉末质量百分数≤15%，粒度小于40μm的粉末质量百分数≤15%；

其喷涂工艺为：当采用超音速火焰喷涂设备喷涂时，喷涂距离为250-400mm，送粉速率为35-75g/min，氧气压强为100-150psi，氧气流量为1650-1850SCFH，煤油压强为100-150psi，煤油的流量为6.0-8.0GPH；

当采用爆炸喷涂时，乙炔流量为25-35L/min，乙炔压力为0.9-1.2MPa，氧气流量为38-47 L/min，氧气压力为0.11-0.18MPa，送粉速率为每次沉积厚度2-5μm，喷涂距离160-190mm；

步骤3，喷涂YSZ涂层

在MCrAlY粘结层表面，采用大气等离子喷涂设备喷涂YSZ涂层，其中，喷涂的YSZ涂层粉末粒度主要为≤74μm，粒度大于74μm粉末的质量百分数≤10%；

其喷涂工艺为：喷涂电流为500-650A，氩气流量为40-70slpm，氩气压力为0.7-1.1MPa，氢气流量为12-18slpm，氢气压力为0.7-1.1MPa，送粉速率为30-65g/min，走枪速率为500-1200mm/s，喷涂距离为80-120mm；

步骤4，等离子喷涂LCO涂层

采用大气等离子喷涂设备，将粒径为50~100μm的喷涂LCO粉末喷涂在YSZ涂层表面，得到双陶瓷层热障涂层体系；其中，大气等离子喷涂的喷涂工艺为：喷涂电流为580-750A，氩气流量为40-65slpm，氢气流量为15-20slpm，送粉速率为30-45g/min，走枪速率为350-800mm/s，喷涂距离为80-110mm；

其中，所述的粒径为50~100μm的喷涂LCO粉末，由以下方法制备：将La₂O₃粉末和CeO₂粉末在1000℃热处理后混合研磨，在1400℃固相反应生成La₂Ce_2.5O₈单相材料，喷雾干燥，制成球形喷涂粉末，过筛，得到粒径为50~100μm的喷涂LCO粉末。

2.如权利要求1所述的双陶瓷层热障涂层体系，其特征在于，所述的粘结层的厚度为80-200μm，YSZ涂层厚度为100-150μm，铈酸镧涂层的厚度为70-120μm。