[发明专利]热障涂层制备方法

摘要

热障涂层制备方法。由于飞机发动机热端组件的工作温度可高达1350 ℃，因此需要用到许多先进结构材料制备热障涂层(TBCs)来冷却发动机热端组件。一种使用纳米CYSZ陶瓷层材料，其熔点达2700 ℃；热导率为1.29W·m‑1·K‑1，热膨胀系数为11×10‑6 ℃‑1，其低密度(6.4 g/cm3)可以减轻发动机质量；低弹性模量可以减少热应力；用共沉淀法制备CeO2—Y2O3共稳定的CYSZ纳米陶瓷粉末，再对CYSZ纳米粉喷雾造粒后，采用等离子喷涂技术方法制备纳米CYSZ陶瓷热障涂层，将稀土材料与纳米材料独有的特点与热障涂层材料相结合，通过研究得到热障涂层微观组织与宏观性能之间的关系，使CeO2—Y2O3共稳定的CYSZ热障涂层很好地应用于工作温度不断提高的发动机热端部件。本发明用于等离子热喷涂法制备的发动机构件表面。

主权项

1.一种热障涂层制备方法，其特征是：所述的纳米CYSZ陶瓷热障涂层的材质为：以ZrOCl2·8H2O、Y(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O为原料，以NH3·H2O作沉淀剂，以PEG‑6000作分散剂，经水浴搅拌、陈化、抽滤、水洗醇洗、混合沉淀等工序处理，再经研磨、干燥处理，将得到的物质与氢氧化物混合后经煅烧，得CYSZ复合纳米粉；将CYSZ复合纳米粉加入粘合剂PVA和去离子水，进行球磨，再通过喷雾造粒团聚成球形粉末，对造粒后的球形粉末干燥，脱去PVA；采用等离子喷涂设备，在合金钢（35Cr2Ni4MoA）基体上喷涂粘结层（450NS镍铝粉）和造粒后的CYSZ陶瓷复合纳米粉，得到纳米CYSZ陶瓷热障涂层；使用纳米CYSZ陶瓷层材料，其熔点达2700 ℃；热导率为1.29W·m‑1·K‑1，低热导率，可提高陶瓷层隔热性能，热膨胀系数为11×10‑6 ℃‑1，可以减少金属基体与陶瓷层之间热膨胀系数不匹配产生的应力；其低密度(6.4 g/cm3)可以减轻发动机质量；低弹性模量可以减少热应力；较高硬度(1350.8 HV)使得CYSZ材料具有优良的耐磨性与耐腐蚀性，高的抗热震性使得CYSZ具有优异的热稳定性，更适合发动机热端部件高温环境的应用，用共沉淀法制备CeO2—Y2O3共稳定的CYSZ纳米陶瓷粉末，再对CYSZ纳米粉喷雾造粒后，采用等离子喷涂技术方法制备纳米CYSZ陶瓷热障涂层，将稀土材料与纳米材料独有的特点与热障涂层材料相结合，通过研究得到热障涂层微观组织与宏观性能之间的关系，使CeO2—Y2O3共稳定的CYSZ热障涂层很好地应用于工作温度不断提高的发动机热端部件。