[发明专利]一种硼硅玻璃改性氧化钇稳定氧化锆热障涂层及其制备方法

说明书

本发明一种硼硅玻璃改性氧化钇稳定氧化锆热障涂层及其制备方法，该制备方法包括：配置ZrOClsubgt;2/subgt;·8Hsubgt;2/subgt;O/Y(NOsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O混合溶液；将过量的氨水滴加于混合溶液并持续搅拌直至生成白色沉淀；向上步骤中的溶液加入PVA水溶液；向上步骤的混合溶液中加入超细硼硅玻璃粉；将上步骤中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨；将步骤5中经过球磨的浆料在喷雾造粒机上进行造粒，干燥，得到球形喷涂喂料混合粉体；将球状喷涂喂料置于送粉器中，通过大气等离子喷涂的方式在金属基板表面进行热喷涂，形成YSZ涂层；将得到的涂层在马弗炉中进行热处理，使硼硅玻璃重新融化后填充涂层内部孔隙，获得高致密的YSZ涂层。本发明可以解决涂层致密度低、孔隙多、分布不均匀的问题。

技术领域

本发明属于高温防护技术领域，涉及一种硼硅玻璃改性氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层及其制备方法。

背景技术

热障涂层作为一种高温防护技术用于降低汽轮机或发动机叶片的表面温度，可以大大延长叶片的服役寿命。

氧化钇稳定氧化锆(YSZ)涂层作为传统的热障涂层材料有着熔点高、热膨胀系数稳定、导热系数小等优点。通过等离子喷涂的方式将YSZ喂料送进高温喷枪，经熔化或半熔化后击打在工件表面，冷却凝固后形成涂层。但由于YSZ粉末的熔点高，且在火焰中停留的时间很短，通常会造成YSZ粉体不能完全熔化，从而导致制备的YSZ涂层的致密度不高、孔隙多、成分分布不均匀等问题，这些缺陷大大降低了热障涂层的稳定性和使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种硼硅玻璃改性氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层及其制备方法。通过引入硼硅玻璃来填充涂层内部空隙，从而获得高致密的氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热障涂层，可以解决涂层致密度低、孔隙多、分布不均匀的问题。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种硼硅玻璃改性氧化钇稳定氧化锆热障涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按设定比例配置ZrOCl₂·8H₂O/Y(NO₃)₃·6H₂O混合溶液；

步骤2，将过量的氨水滴加于步骤1中的混合溶液并持续搅拌直至生成白色沉淀；

步骤3，向步骤2中的溶液加入PVA水溶液；

步骤4，向步骤3的混合溶液中加入超细硼硅玻璃粉；

步骤5，将步骤4中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨；

步骤6，将步骤5中经过球磨的浆料在喷雾造粒机上进行造粒，去除水分后得到干燥的Zr(OH)₄、Y(OH)₃和硼硅玻璃的球形喷涂喂料混合粉体；

步骤7，将步骤6得到的球状喷涂喂料置于送粉器中，通过大气等离子喷涂的方式在金属基板表面进行热喷涂，在高温火焰条件下Zr(OH)₄和Y(OH)₃经过高温分解，且Y³⁺溶于ZrO₂晶格中，形成YSZ涂层；

步骤8，将步骤7得到的涂层在马弗炉中进行热处理，使硼硅玻璃重新融化后填充涂层内部孔隙，获得高致密的YSZ涂层。

本发明进一步的改进在于，步骤1中混合溶液的容积为1600mL，ZrOCl₂·8H₂O/Y(NO₃)₃·6H₂O的质量分数为10wt.％～50wt.％，Zr⁴⁺的Y³⁺摩尔浓度比为89：11～97：3。