CN105063542A - 一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法 - Google Patents
一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105063542A CN105063542A CN201510495315.2A CN201510495315A CN105063542A CN 105063542 A CN105063542 A CN 105063542A CN 201510495315 A CN201510495315 A CN 201510495315A CN 105063542 A CN105063542 A CN 105063542A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermal barrier
- barrier coating
- coating
- wear
- carbon dust
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有耐磨功能的热障涂层，和传统的热障涂层相比较，添加碳粉经高温煅烧改性后可提高陶瓷相的孔隙率，且在喷涂过程中部分粒子在等离子射流中熔化不充分，在撞击基体时变形程度稍弱，易形成搭接在一起的多孔结构，使涂层的隔热性能明显提高，其次本发明通过改性方法，二氧化锆晶格中Y3+、Ce4+取代Zr4+，产生了氧空位和局部的应力场，增加了晶格中的声子散射，热导率明显降低，而且固溶原子Ce的原子量远远大于Ｙ的原子量，可显著提高本发明产品中的声子的散射强度，从而降低了热导率，本发明制备工艺简单，所制备的涂层孔隙率高耐磨、吸水率低、韧性好不易开裂、分层等特点。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料加工技术领域，具体涉及一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法。
背景技术
随着航空燃气轮机向高流量比、高推重比、高进气口温度方向发展，燃烧室中的工作温度已经远远超过了Ni基高温合金的使用温度极限。在高温合金基体表面制备热障涂层，对提高基体承温能力有非常直接的效果，从而有效提高零件的工作温度，延长使用寿命。
热障涂层通是一种利用导热系数相对低的材料，用合适的技术涂覆于高温合金基体表面从而起到隔热作用的功能涂层。典型的热障涂层由高温合金基体、金属粘结层和顶部隔热陶瓷涂层组成。其中，高温合金基体主要承受机械载荷；粘结层主要起改善基体与陶瓷涂层物理相容性和抗氧化腐蚀的作用；顶部陶瓷层主要作用是隔绝热量并产生温度梯度，其微观组织结构对热障涂层的隔热性能和使用寿命起关键作用。但当热障涂层应用于日益增高的工作温度时，将面临更苛刻的工作环境，现有技术制得的热障涂层存在易发生相变、抗氧化性低、强度小、高温稳定性差、易产生高温腐蚀等缺陷，难以满足涡轮进口温度进一步提高的需要。因此，寻找更好的隔热性能以及在高温条件下稳定性佳、抗高温腐蚀性优的新型热障涂层材料成为近年来热障涂层领域研究的热点。
发明内容
本发明的目的就是提供一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法，以克服现有技术的不足。
本发明的目的是这样实现的：
一种具有耐磨功能的热障涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：氧化铈24-27、二氧化锆30-33、氧化钇33-36、碳粉7-9、纳米二氧化硅0.5-0.8、NiCoCrAlYTa合金粉60-62、氧化镧16-18、椰油酸二乙醇酰胺2-3、白刚玉20-23、三乙醇胺油酸皂4-6、硫酸亚锡1-3。
所述的一种具有耐磨功能的热障涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将纳米二氧化硅、NiCoCrAlYTa合金粉于675-780℃高温处理30-50分钟，迅速冷却至室温，加入硫酸亚锡超声波研磨20-40分钟，加热至熔融，搅拌5-8h，真空气氛下冷凝成型，研磨成粉制得改性金属粘结层；
（2）将碳粉加入到球磨机中，喷入三乙醇胺油酸皂拌匀，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温下进行球磨、混合、打散制得改性碳粉；
（3）将改性碳粉、氧化铈、二氧化锆、氧化钇经1545-1640℃高温煅烧2-4小时，冷却加入其它剩余成分研磨至200-300目，制得改性陶瓷粉；
（4）将高温合金基体经过超声除油、喷砂前处理后，通过电热爆炸喷涂法将步骤（1）物料均匀喷涂在在高温合金基体上；
（5）最后通过大气等离子喷涂方法，采用500A的喷涂电流将步骤（3）制得改性陶瓷粉沉积在金属粘结层上。
本发明有以下有益效果：本发明制得的热障涂层和传统的热障涂层相比较，添加碳粉经高温煅烧改性后可提高陶瓷相的孔隙率，且在喷涂过程中部分粒子在等离子射流中熔化不充分，在撞击基体时变形程度稍弱，易形成搭接在一起的多孔结构，使涂层的隔热性能明显提高，其次本发明通过改性方法，二氧化锆晶格中Y3+、Ce4+取代Zr4+，产生了氧空位和局部的应力场，增加了晶格中的声子散射，热导率明显降低，而且固溶原子Ce的原子量远远大于Ｙ的原子量，可显著提高本发明产品中的声子的散射强度，从而降低了热导率，本发明制备工艺简单，所制备的涂层孔隙率高耐磨、吸水率低、韧性好不易开裂、分层等特点。
具体实施方式
所述的一种具有耐磨功能的热障涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：氧化铈26、二氧化锆32、氧化钇34、碳粉9、纳米二氧化硅0.6、NiCoCrAlYTa合金粉60、氧化镧16、椰油酸二乙醇酰胺3、白刚玉22、三乙醇胺油酸皂4、硫酸亚锡1。
制作方法包括以下步骤：
（1）将纳米二氧化硅、NiCoCrAlYTa合金粉于675-780℃高温处理30-50分钟，迅速冷却至室温，加入硫酸亚锡超声波研磨20-40分钟，加热至熔融，搅拌5-8h，真空气氛下冷凝成型，研磨成粉制得改性金属粘结层；
（2）将碳粉加入到球磨机中，喷入三乙醇胺油酸皂拌匀，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温下进行球磨、混合、打散制得改性碳粉；
（3）将改性碳粉、氧化铈、二氧化锆、氧化钇经1545-1640℃高温煅烧2-4小时，冷却加入其它剩余成分研磨至200-300目，制得改性陶瓷粉；
（4）将高温合金基体经过超声除油、喷砂前处理后，通过电热爆炸喷涂法将步骤（1）物料均匀喷涂在在高温合金基体上；
（5）最后通过大气等离子喷涂方法，采用500A的喷涂电流将步骤（3）制得改性陶瓷粉沉积在金属粘结层上。
使用本发明生产的热障涂层的技术参数指标如下：
（1）涂层孔隙率：18.2%；
（2）经金相显微镜测得涂层截面有较多的闭合孔隙和垂直微裂纹；
（3）通过测量涂层表面和样品背面的温度差计算涂层的隔热性能，提高幅度最高达到了约50.4%；
（4）耐磨性提高了1.6倍。
Claims (4)
1.一种具有耐磨功能的热障涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：氧化铈24-27、二氧化锆30-33、氧化钇33-36、碳粉7-9、纳米二氧化硅0.5-0.8、NiCoCrAlYTa合金粉60-62、氧化镧16-18、椰油酸二乙醇酰胺2-3、白刚玉20-23、三乙醇胺油酸皂4-6、硫酸亚锡1-3。
2.根据权利要求1所述的一种具有耐磨功能的热障涂层的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将纳米二氧化硅、NiCoCrAlYTa合金粉于675-780℃高温处理30-50分钟，迅速冷却至室温，加入硫酸亚锡超声波研磨20-40分钟，加热至熔融，搅拌5-8h，真空气氛下冷凝成型，研磨成粉制得改性金属粘结层；
（2）将碳粉加入到球磨机中，喷入三乙醇胺油酸皂拌匀，加入椰油酸二乙醇酰胺，常温下进行球磨、混合、打散制得改性碳粉；
（3）将改性碳粉、氧化铈、二氧化锆、氧化钇经1545-1640℃高温煅烧2-4小时，冷却加入其它剩余成分研磨至200-300目，制得改性陶瓷粉；
（4）将高温合金基体经过超声除油、喷砂前处理后，通过电热爆炸喷涂法将步骤（1）物料均匀喷涂在在高温合金基体上；
（5）最后通过大气等离子喷涂方法，采用500A的喷涂电流将步骤（3）制得改性陶瓷粉沉积在金属粘结层上。
3.根据权利要求2所述的一种具有耐磨功能的热障涂层的制作方法，其特征在于，所述的金属粘结层涂覆厚度为100μｍ，陶瓷层涂覆厚度为300μｍ。
4.根据权利要求2所述的一种具有耐磨功能的热障涂层的制作方法，其特征在于，所述的高温合金基体为K4169高温合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510495315.2A CN105063542A (zh) | 2015-08-13 | 2015-08-13 | 一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510495315.2A CN105063542A (zh) | 2015-08-13 | 2015-08-13 | 一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105063542A true CN105063542A (zh) | 2015-11-18 |
Family
ID=54493040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510495315.2A Pending CN105063542A (zh) | 2015-08-13 | 2015-08-13 | 一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105063542A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110468258A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-19 | 安徽省含山县兴建铸造厂 | 一种重锤片的防腐耐磨处理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1701951A (zh) * | 2004-05-18 | 2005-11-30 | 通用电气公司 | 具有可控孔隙率用于热障涂层的双层高速氧燃料涂层 |
| CN102757222A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-10-31 | 株洲市创锐高强陶瓷有限公司 | 复合稳定微晶氧化锆陶瓷混合粉体及制作工艺 |
| CN102774089A (zh) * | 2012-08-10 | 2012-11-14 | 昆山乔锐金属制品有限公司 | 一种新型梯度热障涂层 |
| CN104746071A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-01 | 南京工程学院 | 一种金属基自润滑复合涂层及其制备方法 |
-
2015
- 2015-08-13 CN CN201510495315.2A patent/CN105063542A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1701951A (zh) * | 2004-05-18 | 2005-11-30 | 通用电气公司 | 具有可控孔隙率用于热障涂层的双层高速氧燃料涂层 |
| CN102757222A (zh) * | 2012-07-20 | 2012-10-31 | 株洲市创锐高强陶瓷有限公司 | 复合稳定微晶氧化锆陶瓷混合粉体及制作工艺 |
| CN102774089A (zh) * | 2012-08-10 | 2012-11-14 | 昆山乔锐金属制品有限公司 | 一种新型梯度热障涂层 |
| CN104746071A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-07-01 | 南京工程学院 | 一种金属基自润滑复合涂层及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吴子健 等: "《热喷涂技术与应用》", 31 January 2006 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110468258A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-19 | 安徽省含山县兴建铸造厂 | 一种重锤片的防腐耐磨处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106086765B (zh) | 一种抗cmas腐蚀微纳米复合结构热障涂层及其制备方法 | |
| CA2562668C (en) | Optimized high temperature thermal barrier | |
| JP5296421B2 (ja) | 金属製基礎材のための溶射された気密な保護層、保護層を製造するための噴射粉末、保護層の製造方法及び保護層の適用 | |
| CN102041499B (zh) | 二硅化钼复合涂层及其制备方法 | |
| US20110171488A1 (en) | Thermal barrier coating systems | |
| JP6608580B2 (ja) | 超低熱伝導性及び摩耗性の高温ｔｂｃの構造及び製造方法 | |
| CN107699844B (zh) | 一种热障抗烧蚀复合涂层及其制备方法 | |
| CN109706418A (zh) | 一种双陶瓷层结构8ysz热障涂层及制备方法 | |
| CN102094164A (zh) | 一种纳米氧化锆热障涂层及制备方法 | |
| US20150159507A1 (en) | Article for high temperature service | |
| CN111777413B (zh) | 一种等离子喷涂用纳米锆酸钆粉体的制备方法及应用 | |
| JP2015166479A (ja) | エロージョン及び衝撃特性が改善された超低熱伝導率の遮熱コーティングのための新規構成 | |
| CN104451675A (zh) | 高抗热震性陶瓷封严涂层的制备方法 | |
| CN102557447B (zh) | 一种镍合金基体表面热障涂层及制备方法 | |
| CN105063541A (zh) | 一种具有吸音隔热功能的热障涂层及其制作方法 | |
| CN105063544A (zh) | 一种纳米颗粒防电磁干扰的热障涂层及其制作方法 | |
| CN105088125A (zh) | 一种成本低无毒热障涂层及其制作方法 | |
| CN104446397B (zh) | 一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层及制备方法 | |
| CN105063543A (zh) | 一种隔热耐氧化热障涂层及其制作方法 | |
| CN105112839A (zh) | 一种耐光性好抗热冲击的热障涂层及其制作方法 | |
| CN105063542A (zh) | 一种具有耐磨功能的热障涂层及其制作方法 | |
| CN105088124A (zh) | 一种高结合强度热障涂层及其制作方法 | |
| CN105112843A (zh) | 一种耐腐蚀的热障涂层及其制作方法 | |
| CN105112847A (zh) | 一种抗静电耐氧化的热障涂层及其制作方法 | |
| CN114592164B (zh) | Dvc热障涂层及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20151118 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |