[发明专利]一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法

权利要求书

1.一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法，其特征在于该制备方法具体是按以下步骤完成的：

一、基材的预处理：

去除基材表面的杂质和油污，再在基材表面制备具备机械锚定的微织构，得到预处理后的基材；

步骤一中所述的基材为陶瓷基质复合材料；所述的陶瓷基质复合材料为C/C、SiC/SiC、C/SiC或SiC/Si₃N₄；步骤一中在基材表面制备具备机械锚定的微织构的方法是：在高纯氧气气氛下，采用激光毛化技术，在基材表面形成具备机械锚定的微织构；所述的具备机械锚定的微织构的形状为方格、韧窝和凹槽中的一种或其中几种的组合；步骤一中所述的激光毛化技术的工艺参数：功率10～20kW，扫描速率200～800mm/s，频率40～80kHz；

二、制备粘结层：

①、对预处理后的基材进行短时原位高温热处理或离位高温热处理，得到热处理后的基材；

②、采用大气等离子喷涂法将粘结层粉体喷涂到热处理后的基材表面，得到表面含有粘结层的基材；

步骤二②中所述的粘结层粉体为Si/HfO₂粉体，其中所述的Si/HfO₂粉体中Si粉和HfO₂粉的质量比为(30～70):(70～30)；

步骤二②中所述的粘结层的厚度为25μm～100μm；

三、制备环境障碍层：

采用大气等离子喷涂法将环境障碍层粉体喷涂到表面含有粘结层的基材表面，得到表面含有环境障碍层的基材；

步骤三中所述的环境障碍层粉体为Yb₂Si₂O₇/Yb₂SiO₅粉体，其中所述的Yb₂Si₂O₇/Yb₂SiO₅粉体中Yb₂Si₂O₇粉和Yb₂SiO₅粉的质量比为(25～75):(75～25)；

步骤三中所述的环境障碍层的厚度为50μm～200μm；

四、制备可磨耗封严涂层：

采用大气等离子喷涂法将可磨耗封严涂层粉体喷涂到表面含有环境障碍层的基材表面，得到表面含有可磨耗封严涂层的基材，即完成一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备；

步骤四中所述的可磨耗封严涂层粉体由陶瓷骨架、润滑剂和造孔剂制备而成，其中陶瓷骨架的质量分数为80％～92％，润滑剂的质量分数为4％～10％，造孔剂的质量分数为4％～10％；

步骤四中所述的陶瓷骨架为氧化物稳定氧化铪、稀土钽酸盐或稀土铌酸盐；

步骤四中所述的可磨耗封严涂层的厚度为50μm～500μm。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法，其特征在于步骤二①中所述的原位高温热处理的具体工艺是采用等离子焰流对预处理后的基材表面匀速预热20s；步骤二①中所述的离位高温热处理的具体工艺是将预处理后的基材置于感应加热炉中于1400℃加热2min；步骤二②中所述的大气等离子喷涂法的工艺参数为：电流为500A～600A，功率为35kW～45kW，氩气流速为32slpm～42slpm，氢气流速为9slpm～12slpm，载气为3～4slpm，送粉盘转速为30rpm～40rpm，喷距为80mm～130mm。

3.根据权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料表面耐温达1300℃的可磨耗复合涂层的制备方法，其特征在于步骤二②中所述的Si/HfO₂粉体的制备方法如下：将Si粉和HfO₂粉放入密封罐中，加入氧化锆球和溶剂，持续球磨，得到混合均匀的浆料；将混合均匀的浆料在进行干燥，得到干燥的混合粉体；使用150目筛网对干燥的混合粉体进行过滤，得到待处理的粉体；采用喷雾造粒将待处理的粉体制备成喂料，得到Si/HfO₂粉体；所述的干燥的温度为333K～383K，干燥的时间为6h～12h；所述的溶剂为无水乙醇；所述的球磨的球料比为4:1，球磨的时间为12h～24h；所述的喂料的尺寸为30μm～100μm。