[发明专利]稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料、涂层及其制备方法

说明书

本发明属于金属表面高温防护技术领域，具体涉及稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料、涂层及其制备方法。为了解决现有技术的不足，本发明提供了稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料、涂层及其制备方法，该稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料组成采用水性磷酸盐作为粘结剂，以稀土为增强剂，氧化锆为填料。该涂料施工工艺简单，制备的涂层结合强度优异，且通过稀土改性增强，可进一步提升涂料的高温抗氧化性能、涂层的韧性，提高涂层的耐高低温循环冲击性能，延缓了涂层的开裂、剥落。

技术领域

本发明属于金属表面高温防护技术领域，具体涉及稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料、涂层及其制备方法。

背景技术

由于氧化锆具有化学稳定性较好、硬度高、抗高温氧化等优点，广泛用于航空发动机及民用燃气轮机高温部件的隔热及高温抗氧化。

目前制备氧化锆高温涂层的方法包括：等离子喷涂和电子束物理气相沉积(EB-PVD)。如：专利CN113025946A公开了一种氧化锆热障涂层的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)基体表面设置粘结层；(2)步骤(1)所述粘结层表面等离子喷涂球形空心纳米氧化钇稳定氧化锆粉末，得到所述氧化锆热障涂层；所述空心纳米氧化钇稳定氧化锆粉末的外部为致密的壳体，内部为空心结构。

另外，专利CN104775087A公开了一种金属复合陶瓷热障涂层的制备方法，其步骤包括：(1)对高温合金基体表面进行清洁处理；(2)对清洁后的表面进行喷砂粗化处理；(3)对喷砂粗化处理后的表面采用等离子喷涂镍铬铝钴钇粉末作为底层；(4)在镍铬铝钻钇底层上采用等离子喷涂材料喷涂金属复合陶瓷热障涂层，该等离子喷涂材料的成分为Ni 25～27％，Cr 5～7％，Al 0.5～2％，ZrO₂·Y₂O₃ 64～66％。

再比如专利CN103956312A公开了一种场发射电子源发射体表面涂层处理装置及其处理方法，该发明采用反应室连接真空抽气系统、真空度测量系统和供氧系统，能够对氧化环境、真空度、温度和处理时间的精密控制；实现在单晶钨丝的表面形成均匀的氧化锆涂层，显著的降低了单晶钨丝作为发射体的攻函数，有利于发射体中电子的场致发射，也降低了发射体尖端需加载的电场强度的要求，减少了发射体尖端放电的危险。

以上制备氧化锆高温涂层的方法都具有需要专业昂贵设备，才能完成涂层的制备的技术缺陷，且操作较复杂，成本较高。因此，开发一种成本低廉的涂料，只需通过简单的操作工艺即可完成氧化锆高温抗氧化涂层的制备，这对于航空发动机及民用燃气轮机高温部件的隔热及高温抗氧化的应用具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料、涂层及其制备方法，该稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料组成采用水性磷酸盐作为粘结剂，以稀土为增强剂，氧化锆为填料。该涂料施工工艺简单，制备的涂层结合强度优异，且通过稀土改性增强，可进一步提升涂料的高温抗氧化性能、涂层的韧性，提高涂层的耐高低温循环冲击性能，延缓了涂层的开裂、剥落。

本发明首先提供了稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料，其组分按重量百分比计，包括：粘结剂50～75％，稀土增强剂5～15％，氧化锆20～35％；其中，所述粘结剂的组成按占整个稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料组分质量百分比计，包括：磷酸6～15％、氢氧化铝2～5％、固化剂1.5～3％、铬酐1～3％、余量为水。

优选地，所述稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料，其组分按重量百分比计，包括：粘结剂60％，稀土增强剂5～10％，氧化锆30～35％；其中，所述粘结剂的组成按占整个稀土增强氧化锆高温抗氧化涂料组分质量百分比计，包括：磷酸10％、氢氧化铝3％、固化剂2％、铬酐3％、余量为水。

其中，所述涂料pH值为2～5。

其中，所述稀土增强剂为镧、钇、钐的氧化物或氢氧化物溶胶中至少一种。

其中，所述涂料中，氧化锆为球形。