[发明专利]一种高韧性抗烧蚀涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高韧性抗烧蚀涂层及其制备方法，该高韧性抗烧蚀涂层包括粘结层和面层；粘结层为NiCoCrAlY涂层；面层为包含稀土锆酸盐和W粉的复相涂层。本发明提供的高韧性抗烧蚀涂层断裂韧性高，力学性能好，在燃流冲刷环境中不易剥落，同时，涂层中的W粉在烧蚀过程中易氧化生成的低熔点WOsubgt;3/subgt;还能起到“发汗冷却”的作用，从而降低涂层表面烧蚀温度，具有良好的高温抗烧蚀性能。

技术领域

本发明涉及航天飞行器金属热结构部件热防护涂层技术领域，尤其涉及一种高韧性抗烧蚀涂层及其制备方法。

背景技术

航天飞行器金属热结构部件，如翼前缘、燃气舵等需要面临强烈的燃流冲刷环境，这可能导致其金属热结构部件发生严重的氧化烧蚀破坏；在金属热结构部件表面喷涂热防护涂层可以有效避免金属热结构部件的氧化烧蚀破坏。

然而，现有稀土锆酸盐热障涂层虽具有比YSZ更低的热导率等优异性能，但其断裂韧性较低，抗冲刷能力差、高温抗烧蚀性能差，大大限制了其在燃流冲刷环境下的应用；因此急需提供一种断裂韧性高，抗冲刷能力强，在燃流冲刷环境中不易剥落的高温抗烧蚀涂层。

发明内容

针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本发明提供了一种高韧性抗烧蚀涂层及其制备方法，该涂层断裂韧性高，力学性能好，在燃流冲刷环境中不易剥落，可应用于航天飞行器金属热结构部件表面的高韧性抗烧蚀涂层；同时，涂层中的W粉在烧蚀过程中易氧化生成的低熔点WO₃还能起到“发汗冷却”的作用，从而降低涂层表面烧蚀温度，具有良好的高温抗烧蚀性能。

本发明第一方面提供了一种高韧性抗烧蚀涂层，所述高韧性抗烧蚀涂层包括粘结层和面层；所述粘结层为NiCoCrAlY涂层；所述面层为包含稀土锆酸盐和W粉的复相涂层。

优选地，所述粘结层的厚度为50～100μm；所述面层的厚度为200～600μm。

优选地，所述稀土锆酸盐为Ln₂Zr₂O₇、Ln₂(Zr_0.7Ce_0.3)₂O₇中的一种，其中，Ln为La、Sm中的一种。

优选地，在所述面层中，以所述稀土锆酸盐和W粉的总质量计，所述稀土锆酸盐的质量分数为60～90％，W粉的质量分数为10～40％。

本发明第二方面提供了一种第一方面所述的高韧性抗烧蚀涂层的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将稀土锆酸盐与W粉混合后，加入溶剂和粘结剂继续混合，得到粉末浆料；

(2)将粉末浆料进行喷雾造粒，得到球形粉末；

(3)在表面喷砂处理后的金属基体的表面喷涂NiCoCrAlY，形成粘结层；

(4)在所述粘结层的表面喷涂所述球形粉末，形成面层，得到所述高韧性抗烧蚀涂层。

优选地，在步骤(1)中，所述稀土锆酸盐的粒径为0.5～5μm。

优选地，在步骤(1)中，所述W粉的粒径为0.5～5μm。

优选地，在步骤(1)中，所述溶剂为去离子水。

优选地，在步骤(1)中，所述粘结剂为5wt％聚乙烯醇。

优选地，在步骤(1)中，所述粉末浆料的固含量为35～50wt％。

优选地，在步骤(2)中，所述喷雾造粒的进口温度为300～350℃，出口温度为100～130℃，送样速度为40～50rpm，雾化盘转速为150～200Hz。

优选地，所述球形粉末的粒径为40～80μm。