[发明专利]一种电子束物理气相沉积法制备的ZrO2热障涂层

摘要

本发明涉及一种通过电子束物理气相沉积法制备的ZrO₂热障涂层，其首先通过关于采用ZrO(NO₃)₂作为锆源并滴加环氧丙烷法制备大比表面积稳定纳米氧化锆粉体，然后在所制备的大比表面积稳定纳米氧化锆粉体的基础上，添加适量Lu₂O₃、In₂O₃、Al₂O₃和TiO₂来制备ZrO₂热障涂层，所制得的涂层稳定性好并且具有较高的抗腐蚀性能。

主权项

一种通过电子束物理气相沉积法制备的ZrO₂热障涂层，其特征在于，该ZrO₂热障涂层包含以下原料：30～35g的大比表面积稳定纳米ZrO₂粉体，4～6g的稳定剂；其中，所述稳定剂为Lu₂O₃、In₂O₃、Al₂O₃和TiO₂的混合物，混合物中Lu₂O₃、In₂O₃、Al₂O₃和TiO₂的摩尔比为1:1:1:1其中，所述大比表面积稳定纳米ZrO₂粉体是通过如下原料和步骤制备的：（1）选取ZrO(NO₃)₂作为制备氧化锆粉体的锆盐原料，选取Y(NO₃)₃•6H₂O作为稳定剂原料，称取55～60g的ZrO(NO₃)₂和10～12g的Y(NO₃)₃•6H₂O，充分混合；（2）将步骤1）混合好的ZrO(NO₃)₂和 Y(NO₃)₃•6H₂O混合物加入到450～500 ml的去离子水中，搅拌混合、过滤，再加入190～200ml乙醇，继续搅拌混合均匀； （3）在步骤2）制得的溶液中再加入7～9ml甲酰胺，搅拌25～35min；（4）然后在步骤3）的溶液中再加入165～170ml 1,2‑环氧丙烷，边滴加边搅拌；（5）倒入培养皿中，用保鲜膜密封，放在托盘中，放入60℃的烘箱中进行凝胶化和陈化过程，得到湿凝胶；（6）将凝胶密封室温放置24 h，捣碎，放置于110℃恒温干燥箱中烘干；（7）将干凝胶移入坩埚，600℃马弗炉中热处理，得到前驱体；（8）再将前驱体分别在700℃、800℃、1000℃和1200℃热处理，得到纳米级大比表面积的ZrO₂粉体；以及，上述热障涂层是通过以下步骤制备的：将30～35g的大比表面积稳定纳米ZrO₂粉体与4～6g的稳定剂混合球磨，球磨的速率为270～290r/min，所述球磨的时间为2h；将制得的混合材料经冷等静压制成坯体，然后在温度为1500～1600℃的马弗炉中烧结3～4h制成多元稳定氧化锆靶材；再将靶材放入电子束物理气相沉积设备坩埚中，用高能电子束将靶材熔化，靶材发生蒸发，蒸发的靶材原子沉积到靶材上方经过预处理的基材表面，形成多元稳定氧化锆抗熔盐腐蚀热障涂层。