[发明专利]PS-PVD专用粉体材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种PS‑PVD专用粉体材料、制备方法及应用，属于镀覆材料技术领域。本发明去除了静电造成的粉末团聚，制备的PS‑PVD专用粉体材料粒径范围为1～30μm，具有核壳结构及良好的流动性，经1200℃保温200h后T′相纯度≥99.9％，优于现有技术采用的Metco 6700^TM。用于PS‑PVD工艺中，在送粉量为20g/min时可实现1h不堵粉，此外粉末可以充分气化，形成典型的PS‑PVD柱状晶涂层。所得涂层与基体的结合性能好，并在静态抗氧化达到完全抗氧化级。同时，涂层还具有优异的耐热腐蚀性能，无起皱、开裂、翘皮、脱落等现象。在水淬热震及空冷热震测试中涂层爷无起泡、剥落、分层现象。

技术领域

本发明涉及镀覆材料技术领域，尤其涉及一种PS-PVD专用粉体材料、制备方法及应用。

背景技术

等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)是近年来新兴的一种高性能热障涂层高效制备技术，可通过气相、液相与固相共沉积出兼具柱状晶和致密结构的涂层，从而兼具良好的隔热性能及抗热震性能，目前已在热端部件用热障涂层方面获得应用，并在高性能关键部件的应用中逐渐有取代大气等离子喷涂(APS)及电子束-物理气相沉积(EB-PVD)技术的趋势。

中国专利CN108103431A提供了一种等离子物理气相沉积用热障涂层粉末及其制备方法，该粉末具有双相结构和高开孔率，粉末使用纳米级粉末A和微米级粉末B团聚造粒获得，粉末B和粉末A的质量比为1：1～3：1，其中粉末A球磨分散后，加入粉末B，使用离心喷雾干燥或二流体喷雾干燥方式进行团聚造粒，最终粉末经过烘干、筛分、检验后获得喷涂粉末。喷涂粉末的松装密度为1.0～1.3g/cm³，振实密度为1.1～1.5g/cm³，粒度范围为5～25μm，粉末具有粗细颗粒搭配的高开孔率结构。该发明在PS-PVD工艺中可稳定输送，同时由于高开孔率，粉末在喷枪出口位置，快速实现粘结剂挥发和团聚粉末分散，使得小颗粒粉末在等离子体中心位置获得良好的加速、熔融和气化效果，保证高性能PS-PVD涂层的制备。

中国专利CN108546907A则公开了一种等离子物理气相沉积用氧化钇稳定氧化锆掺杂铈酸镧材料粉末及其制备方法和应用，该发明将氧化镧、氧化铈、氧化钇和氧化锆按照(0.8～1.3)：1：0.08：1的摩尔比例混合进行球磨处理，得到球磨产物，对产物进行过滤并烘干，烘干后与去离子水、粘结剂以及分散剂进行球磨混合均匀，得到浆料，对浆料进行喷雾干燥处理得到粒料；将粒料烧结后进行筛分处理，得到等离子物理气相沉积用氧化钇稳定氧化锆掺杂铈酸镧材料粉末。涂层制备时，在送粉器中将粉末加热，启动等离子物理气相沉积设备，抽真空到压力低于0.08mbar，向真空室中充入氩气到130mbar；然后进行喷涂，制得涂层。该发明步骤简单且节约成本，改善材料性能，可用于大量工业生产。

此外，由于工艺的特殊性，APS喷涂用粉末通常无法适用于PS-PVD工艺。商用生产或研究中，目前热障涂层粉末主要以Metco 6700^TM、Metco206A^TM粉末为主。以上现有技术提供的粉体均具有流动性欠佳的技术缺陷，在PS-PVD处理的连续送粉过程中存在堵粉现象，难以满足PS-PVD的工艺要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的问题是提供一种PS-PVD专用粉体材料、制备方法及应用。

PS-PVD工艺沉积效率高，隔热效果好，但该工艺对粉体流动性要求高。在生产的过程中，PS-PVD设备送粉器需要保持长时间的送粉流动性，不能出现高频率的堵粉现象。PS-PVD粉体的流动性与其静电造成的团聚息息相关，由于粉体颗粒细小，容易产生静电并聚集成团，导致送粉过程受阻。