CN110359004B

CN110359004B - 一种大气下气液共沉积热障涂层及其快速制备方法

Info

Publication number: CN110359004B
Application number: CN201910774514.5A
Authority: CN
Inventors: 李成新; 刘森辉; 张惠宇; 张山林; 杨冠军; 李长久
Original assignee: Xian Jiaotong University
Current assignee: Xian Jiaotong University
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2039-08-21
Also published as: CN110359004A

Abstract

本发明提供了一种大气下气液共沉积热障涂层及其快速制备方法，所述方法应用于等离子制备系统中，所述方法应用于等离子制备系统中，所述等离子制备系统包括待喷涂涂层的基体，夹持所述基体的基体控制单元，以及位于所述基体正上方的等离子产生单元，所述等离子产生单元分别与射流稳定控制单元和送粉控制单元连接；本发明将等离子射流与基体之间的喷涂距离控制在130～300mm内，在大气条件下利用300～900mm的超长等离子体射流对粒径为1～30μm的纳米软团聚YSZ粉末进行加热，以向基体喷射大量充分熔化的高温液滴，最终在大气条件下直接在热端部件的表面制备具有气相和液相共沉积的YSZ热障涂层，能有效降低金属热端部件材料的热导率。

Description

一种大气下气液共沉积热障涂层及其快速制备方法

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，特别是涉及一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法，以及一种大气下气液共沉积热障涂层。

背景技术

高温合金以其优良的高温力学性能、抗氧化及耐腐蚀性能在燃气轮机、火力发电和原子能工业等领域有着广泛的应用。但随着航空、航天发动机和燃气轮机技术的发展，高温工作环境对工程结构材料的要求越来越苛刻。目前，燃气温度已接近2000K，明显高于高温合金的熔点(约1300℃)。因此，高温合金已经不能完全满足使用要求。为适应严酷的高温工作环境，高温合金表面改性成为必要。热障涂层是一种隔热的功能涂层，通常将导热系数较低的高熔点材料涂覆于热端部件的表面，从而避免高温介质直接作用在金属基体表面，成为高温介质加热金属基体表面的屏障，以良好的隔热性能达到降低金属部件表面温度从而保护合金基体的作用。氧化钇稳定氧化锆(YSZ)热导率低，熔点高，且耐热冲击性优越，是目前应用最广泛的热障涂层材料。

目前，制备陶瓷层的方法有很多种，等离子喷涂工艺灵活，适用范围广，成本较低，且所制备陶瓷层热导率较低，因此成为目前实际生产应用热障涂层的主要制备方法。其中大气等离子喷涂制备的陶瓷层因工艺的灵活性，可喷涂材料的广泛性及良好的经济性，已经在国民经济的各个领域，如航天航空、钢铁冶金、石油化工、机械制造、能源技术等行业获得了广泛的应用。

但在传统的大气等离子喷涂技术中，必须采用额外的加热母材设备或装置，进一步的提高同步沉积温度，才能在实验中获得热障涂层。然而，对于细小精密复杂部件的表面涂层制备，由于其空间结构的小巧、复杂，传统的大气等离子喷涂技术已不适用。

发明内容

本发明提供一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法，可克服上述技术难题，实现在大气条件下，直接在金属热端部件材料表面制备具有气相和液相共沉积的YSZ热障涂层的目的，具有耗能比低，射流精准稳定，喷射长度可控，冷空气卷席少，噪声低的特点，特别适合精准的细小复杂结构成型，大大降低YSZ热障涂层的制造成本。

同时，本发明还提供了一种大气下气液共沉积热障涂层，该热障涂层在现有热障涂层的基础上，进一步降低了金属热端部件材料的热导率。

为了解决上述问题，本发明公开了一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法，所述方法应用于等离子制备系统中，所述等离子制备系统包括待喷涂涂层的基体，夹持所述基体的基体控制单元，以及位于所述基体正上方的等离子产生单元，所述等离子产生单元分别与射流稳定控制单元和送粉控制单元连接；所述方法包括：

将所述基体与所述基体控制单元固定；

开启所述等离子产生单元，向所述基体喷射长度为300～900mm的等离子射流；

开启所述基体控制单元，控制所述基体在喷涂过程中的温度；

开启所述送粉控制单元，在大气条件下，将粒径为1～30μm的纳米软团聚YSZ粉末送入所述等离子射流；

开启射流稳定控制单元，控制所述等离子射流在所述基体的表面以预设的扫描速度和喷涂间隔做往复运动，以及控制所述等离子射流与基体之间的喷涂距离在130～300mm内；

依次关闭所述送粉控制单元、所述等离子产生单元和所述射流稳定控制单元，利用所述基体控制单元将喷涂涂层后的基体逐渐降温至室温，获得所述大气下气液共沉积热障涂层。

可选的，所述等离子射流的工作气体为纯氮气，或氮气与氩气的混合气体。

可选的，所述等离子产生单元发射所述等离子射流的额定功率为30kW，气流量为8.5L/min-15L/min，工作电流60A～165A，出口温度11000K，出口速度为1300m/s，工作噪音小于80dB。

可选的，所述等离子产生单元通过调节气流量和输出功率对所述等离子射流的射流长度进行控制。

可选的，所述送粉控制单元包括震动装置，所述震动装置与所述等离子产生单元连接；其中，所述震动装置具有固定的震动频率，用于控制送入所述等离子射流的纳米软团聚YSZ粉末的送粉率。

可选的，所述等离子制备系统还包括等离子发生器循环水装置，所述等离子发生器循环水装置用于对所述等离子产生单元进行降温。

可选的，所述基体为奥氏体不锈钢，镍基高温合金，耐热铬镍铁合金或钴基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金。

可选的，向所述基体发射等离子射流之前，所述方法包括：

对所述基体进行喷砂处理；

使用超音速火焰向喷砂处理后的所述基体喷涂粘结层CoNiCrAlY，喷涂厚度150μm。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种大气下气液共沉积热障涂层，所述热障涂层基于上述方法制得，该热障涂层顶面为均匀分布的多岛状团聚凸起结构，横截面为准柱状结构，掰断面为层状结构和团簇结构的混合沉积形貌。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明将等离子射流与基体之间的喷涂距离控制在150～300mm内，在大气条件下利用300～900mm的超长等离子体射流对粒径为1～30μm的球形中空YSZ粉末进行加热，以向基体喷射大量充分熔化的高温液滴，显著提高喷涂过程中的同步沉积温度，最终在大气条件下直接在金属热端部件材料表面制备具有气相和液相共沉积的YSZ热障涂层；整个YSZ热障涂层的制备工序简单、沉积速度快，具有耗能比低，射流精准稳定，长度可控，冷空气卷席少，噪声低的优点，特别适合精准的细小复杂结构成型，大大降低YSZ热障涂层的制造成本；

本发明的热障涂层顶面为均匀分布的多岛状团聚凸起结构，横截面为准柱状结构，掰断面为层状结构和团簇结构的混合沉积形貌，能将金属热端部件材料的热导率降低至0.8～1W/(m·K)，涂层厚度小于500μm，能保证细小精密复杂部件的轻薄和散热性能。

附图说明

图1是本发明实施例等离子制备系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法的步骤流程图；

图3a是本发明实施例的等离子射流在不同工作电流下的长度变化图；

图3b是本发明实施例的等离子射流在不同气流量下的长度变化图；

图4是本发明实施例中粒径为1～30μm的纳米软团聚YSZ粉末形貌图；

图5是本发明示例一的YSZ涂层在1mm的显微精度下的顶面示意图；

图6是本发明示例一的YSZ涂层在10μm的显微精度下的顶面示意图；

图7是本发明示例一的YSZ涂层在1mm显微精度下的横截面结构图；

图8是本发明示例一的YSZ涂层在200μm显微精度下的横截面结构图；

图9是本发明示例一的YSZ涂层在20μm显微精度下的掰断面结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

首先，本发明对现有的技术问题再次详细说明。

由于传统大气直流电弧等离子射流(APS)存在巨大的温度梯度和速度梯度，不能用来有效的控制和提高同步沉积温度或基体温度梯度，通常需要采用额外的加热基体装置或工艺，并且通常需要制备较厚的涂层才能达到降低导热率的目的，即制备的涂层的厚度一般大于500μm。

针对上述问题，发明人提出了一种新的热障涂层等离子制备系统，并依据该等离子制备系统，提出了相应的制备方法，可以直接、快速地在高温合金等金属热端部件表面沉积气液共沉积热障涂层，而不需要额外的加热母材装置，同时，依据本发明所制备的气液共沉积热障涂层具有均匀分布的多岛状团聚凸起结构，可有效降低涂层的热导率。

接下来，对本发明的等离子制备系统和制备方法进行详细阐述。

本发明实施例提出了一种气液共沉积热障涂层的快速制备方法，所述方法应用于等离子制备系统中，参照图1，示出了本发明实施例等离子制备系统的结构示意图，所述等离子制备系统包括待喷涂涂层的基体，夹持所述基体的基体控制单元，以及位于所述基体正上方的等离子产生单元，所述等离子产生单元分别与射流稳定控制单元和送粉控制单元连接。

参照图2，示出了本发明实施例一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法的步骤流程图，所述方法具体可以包括如下步骤：

步骤S1：将所述基体101与所述基体控制单元102固定；

步骤S2：开启所述等离子产生单元103，向所述基体101喷射长度为300～900mm的等离子射流；

步骤S3：开启所述基体控制单元102，控制所述基体101在喷涂过程中的温度；

步骤S4：开启所述送粉控制单元104，在大气条件下，将粒径为1～30μm的纳米软团聚YSZ粉末送入所述等离子射流；

步骤S5：开启射流稳定控制单元105，控制所述等离子射流在所述基体101的表面以预设的扫描速度和喷涂间隔做往复运动，以及控制所述等离子射流与基体101之间的喷涂距离在130～300mm内；

步骤S6：依次关闭所述送粉控制单元104、所述等离子产生单元103和所述射流稳定控制单元105，利用所述基体控制单元102将喷涂涂层后的基体101逐渐降温至室温，获得所述气液共沉积热障涂层。

在本发明实施例中，待喷涂涂层的基体101为需要沉积陶瓷涂层、或金属陶瓷涂层的装载体，基体101可以为奥氏体不锈钢，镍基高温合金，耐热铬镍铁合金或钴基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金等材质，一般应用于航空发动机和大型燃气轮机热端部件中。

本发明实施例利用固定夹持装置将待喷涂涂层的基体101固定在基体控制单元102上，基体控制单元102可以控制基体101的倾斜角度，以在涂层的制备过程中，控制所述基体101的表面与等离子射流保持垂直；上述倾斜角度的倾斜方向包括但不限于正向上倾斜、正向下倾斜、正向左倾斜和正向右倾斜。基体控制单元102还具有温度控制功能，通过调整冷却水或冷却气体的流量可控制基体101在喷涂过程中的温度，如在制备涂层时，适当控制基体101的预热温度，可以使热障涂层在周期运行的情况下产生的压应力与张应力之间有更好的平衡。在制备结束后，利用基体控制单元102将喷涂涂层后的基体101逐渐降温至室温，可以获得具有均匀分布的多岛状团聚凸起结构的涂层，相比现有技术，可减少由于迅速冷却而产生的压应力，并能提高涂层的韧性。需要说明的是，对基体101的温度进行控制包括对基体101进行加热控制和降温控制，具体的温度控制模式(加热或降温)依据制备过程中的情况而定。

本发明实施例的等离子产生单元103可喷射长度在300～900mm的等离子射流，该长度的等离子射流可直接在130～300mm的喷涂距离下对基体101加热，该长射流精准可控，能量集中，特别适用于细小精密复杂部件的表面涂层制备。在产生该喷射长度范围的等离子射流的过程中，等离子产生单元103的额定功率为30kW，气流量为8.5L/min-15L/min，工作电流60A～165A，出口温度可达到11000K，出口速度为1300m/s，工作噪音小于80dB。等离子射流的射流长度可由等离子产生单元103通过调节气流量和输出功率来控制。上述等离子射流的工作气体可以为纯氮气，或氮气与氩气的混合气体。在氮气和氩气的体积比为7：3的情况下，参照图3a，图3a示出了本发明实施例的等离子射流在不同工作电流下的长度变化图；参照图3b，图3b示出了本发明实施例的等离子射流在不同气流量下的长度变化图。

本发明实施例的射流稳定控制单元105可控制等离子射流在所述基体101表面的扫描速度和喷涂间隔，以及控制等离子射流与基体之间的喷涂距离在130～300mm内，然后射向本发明实施例的粒径为1～30μm的纳米软团聚YSZ粉末。扫描速度和喷涂间隔具体根据人们的需求而定，较为人性化。需要说明的是，在射流稳定控制单元105控制等离子射流的扫描速度和喷涂间隔的过程中，能有控制等离子射流在大气环境中卷入的气体成份，并有效防止外界气流对等离子射流的扰动，维持纳米软团聚YSZ粉末在等离子射流中的超长加热和加速历程。本发明实施例中粒径为1～30μm的纳米软团聚YSZ粉末形貌图如图4所示。

本发明实施例的送粉控制单元104包括震动装置，所述震动装置与所述等离子产生单元103连接；其中，所述震动装置具有固定的震动频率，用于控制送入所述等离子射流的球形中空YSZ粉末的送粉率。通过控制一定的送粉率，能集中的将纳米软团聚YSZ粉末送入等离子射流中，且不影响该等离子射流的正常工作，粉末利用率能达到95％以上。

在本发明实施例中，上述等离子制备系统还包括等离子发生器循环水装置106，所述等离子发生器循环水装置106用于对所述等离子产生单元103进行降温，能有效保护等离子产生单元103，避免等离子产生单元103过热而损坏。

另外，在本发明实施例中，向所述基体101发射等离子射流之前，所述方法具体还可以包括：

对所述基体101进行喷砂处理；

使用超音速火焰向喷砂处理后的所述基体101喷涂粘结层CoNiCrAlY，喷涂厚度150μm。

通过对基体101进行喷砂和喷涂粘结层CoNiCrAlY，可以减缓涂层与基体101界面的氧化，并使得陶瓷涂层与基底紧紧粘结到一起，在使用过程中两者不至于脱落。

综上，本发明实施例在大气条件下，利用超长层流(300～900mm)等离子体技术配合基体控制单元102对基体101进行温控，将等离子射流与基体之间的喷涂距离控制在130～300mm内，并采用粒径为1～30μm的纳米软团聚YSZ粉末作为涂层材料的待加热粉末，该粉末在等离子射流中的最高速度可达180m/s，表面温度高于3800K，可以获得大量充分熔化的高温液滴，显著提高喷涂过程中的同步沉积温度，最终在大气条件下直接在金属热端部件材料表面制备具有气相和液相共沉积的YSZ热障涂层。本发明实施例的制备工序简单、沉积速度快，具有耗能比低，射流精准稳定，喷涂长度可控，冷空气卷席少，噪声低的特点，避免了现有SPS/SPPS技术会降低沉积效率的问题，且无需要额外的加热母材装置，使得产品制备成本大大降低。

基于同一发明构思，本发明实施例还提出了一种大气下气液共沉积热障涂层，所述热障涂层基于图2的快速制备方法制得，该热障涂层顶面为均匀分布的多岛状团聚凸起结构，横截面为准柱状结构，掰断面为层状结构和团簇结构的混合沉积形貌，涂层厚度小于500μm，能有效降低金属热端部件材料的热导率，并缓和热应力，提高热循环性能和母材的高温使用寿命，丰富了YSZ涂层的制备技术。

下面，采用几个具体示例对一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法和制备效果来进一步说明。

示例一：

待喷涂涂层的基体101采用耐热不锈钢310S，耐热不锈钢310S是奥氏体铬镍不锈钢，具有很好的抗氧化性、耐腐蚀性，较高百分比的铬和镍，拥有较好的蠕变强度，能在高温下能持续作业，具有良好的耐高温性。

制备方法如下：

1)准备基体101，并通过固定夹持装置将基体101与所述基体控制单元102固定；

2)对基体101表面进行喷砂处理，然后使用超音速火焰喷涂粘结层NiCrAlY，喷涂厚度150μm；

3)开启等离子产生单元103，调整工作气体为氮气和氩气的混合气体，体积比7比3，工作电流80A，气流量为12L/min，输出功率25-26kW，向所述基体101喷射长度为300mm的等离子射流；

4)准备粒径为1～30μm的7YSZ粉末为原料，送粉率在3～4g/min，在该送率下将7YSZ粉末送入所述等离子射流；

5)控制喷涂距离为250mm，扫描速度0.4m/s，喷涂间隔4mm；按该喷涂距离、扫描速度和喷涂间隔，控制所述等离子射流在所述基体101的表面做往复运动，循环喷涂10遍获得厚度约为200μm的涂层；

6)依次关闭所述送粉控制单元104、所述等离子产生单元103和所述射流稳定控制单元105，利用所述基体控制单元102将喷涂涂层后的基体101逐渐降温至室温，取下样品，得到准柱状结构的间距为5～9道/mm的气液共沉积YSZ涂层。

图5、图6分别为本发明示例一的YSZ涂层在1mm、10μm的显微精度下的顶面示意图；从图5，图6可看出，该热障涂层顶面为均匀分布的多岛状团聚凸起结构。

图7、图8为本发明示例一的YSZ涂层在1mm、200μm显微精度下的横截面结构图；从图7、图8可看出，该YSZ涂层的横截面为准柱状结构。

图9为本发明示例一的YSZ涂层在20μm显微精度下的掰断面结构图；从图9可看出，该YSZ涂层的掰断面为层状结构和团簇结构的混合沉积形貌。

实验结果表明，示例一在大气条件下，在耐热不锈钢310S上得到了准柱状结构的间距为5～9道/mm的气液共沉积YSZ涂层，单次沉积层小于2μm，可均匀附着在基体101上，附着性能好，测量基体101的热导率约为0.83W/(m·K)，能保证细小精密复杂耐热不锈钢310S部件的轻薄和散热性能。

示例二：

待喷涂涂层的基体101采用镍基高温合金K465。镍基高温合金K465具有较高的抗蠕变、疲劳的能力和较高的承温能力，通常作为推进器的静叶片。

制备方法如下：

2)对基体101表面进行喷砂处理，然后使用超音速火焰喷涂粘结层CoNiCrAlY，喷涂厚度120μm；

3)开启等离子产生单元103，调整工作气体为氮气和氩气的混合气体，体积比7比3，工作电流110A，气流量为11L/min，输出功率25-26kW，向所述基体101喷射长度为600mm的等离子射流；

4)准备粒径为1～30μm的纳米团聚烧结的YSZ粉末为原料，送粉率为3～4g/min，在大气条件下，以该送率将YSZ粉末送入所述等离子射流；

示例二的YSZ涂层样本图参照示例一，由于篇幅原因，在此不多叙述和展示。实验结果表明，示例二在大气条件下，在镍基高温合金K465上得到了准柱状结构的间距为5～9道/mm的气液共沉积YSZ涂层，单次沉积层小于2μm，可均匀附着在基体101上，附着性能好，测量基体101的热导率约为0.90W/(m·K)，能保证细小精密复杂镍基高温合金K465部件的轻薄和散热性能。

示例三：

待喷涂涂层的基体101采用钴基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金DZ640M(DZ40M)。钴基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金的使用温度在1040℃以下，组织稳定，具有优良的抗冷热疲劳、抗氧化及耐热腐蚀性能，同时合金的抗蠕变、持久和抗疲劳等综合性能良好，主要产品有涡轮导向叶片等定向凝固铸件。

制备方法如下：

3)开启等离子产生单元103，调整工作气体为氮气和氩气的混合气体，体积比7比3，工作电流160A，气流量为10L/min，输出功率25-26kW，向所述基体101喷射长度为600mm的等离子射流；

5)控制喷涂距离为300mm，扫描速度0.4m/s，喷涂间隔4mm；按该喷涂距离、扫描速度和喷涂间隔，控制所述等离子射流在所述基体101的表面做往复运动，循环喷涂10遍获得厚度约为200μm的涂层；

示例三的YSZ涂层样本图参照示例一，由于篇幅原因，在此不多叙述和展示。实验结果表明，示例三在大气条件下，在镍基高温合金K465上得到了准柱状结构的间距为5～9道/mm的气液共沉积YSZ涂层，单次沉积层小于2μm，可均匀附着在基体101上，附着性能好，测量基体101的热导率为0.85W/(m·K)，能保证细小精密复杂钴基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金部件的轻薄和散热性能。

示例四：

待喷涂涂层的基体101采用Incoloy M956合金。M956合金在高温下具有高的持久强度及优异的抗氧化和腐蚀能力，作为先进航空发动机工作温度在1000～1200℃的热端部件和工业炉中超过1300℃的热防护部件，应用广泛。

2)对基体101表面进行喷砂处理，然后使用超音速火焰喷涂粘结层CoNiCrAlY，喷涂厚度150μm；

3)开启等离子产生单元103，调整工作气体为氮气和氩气的混合气体，体积比7比3，工作电流165A，气流量为8.5L/min，输出功率25-26kW，向所述基体101喷射长度为900mm的等离子射流；

示例四的YSZ涂层样本图参照示例一，由于篇幅原因，在此不多叙述和展示。实验结果表明，示例四在大气条件下，在M956合金上得到了准柱状结构的间距为5～9道/mm的气液共沉积YSZ涂层，单次沉积层小于2μm，可均匀附着在基体101上，附着性能好，测量基体101的热导率为0.98W/(m·K)，能保证细小精密复杂M956合金部件的轻薄和散热性能。

综上，从上述4个示例可看出，本发明针对具有不同工作环境的基体101，通过调节等离子射流的喷射长度以及控制不同的喷涂距离、扫描速度和喷涂间隔，可获得具体不同准柱状结构的间距的YSZ热障涂层，涂层厚度均为500μm以下，以完成不同基体101对涂层的应用需求，本发明可直接应用于大气条件下，制造成本较低，解决了现有技术的基体101喷涂涂层方式单一，不适用于细小精密复杂部件的表面涂层制备，制备成本高，效率低的问题。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法，以及一种大气下气液共沉积热障涂层进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种大气下气液共沉积热障涂层的快速制备方法，其特征在于，所述方法应用于等离子制备系统中，所述等离子制备系统包括待喷涂涂层的基体，夹持所述基体的基体控制单元，以及位于所述基体正上方的等离子产生单元，所述等离子产生单元分别与射流稳定控制单元和送粉控制单元连接；所述方法包括：

将所述基体与所述基体控制单元固定；所述基体为细小精密的金属热端部件；

依次关闭所述送粉控制单元、所述等离子产生单元和所述射流稳定控制单元，利用所述基体控制单元将喷涂涂层后的基体逐渐降温至室温，获得所述大气下气液共沉积热障涂层；

所述射流稳定控制单元在控制等离子射流的扫描速度和喷涂间隔的过程中，能控制等离子射流在大气环境中卷入的气体成份，并防止外界气流对等离子射流的扰动，维持所述纳米软团聚YSZ粉末在等离子射流中的加热和加速历程。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子射流的工作气体为纯氮气，或氮气与氩气的混合气体。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子产生单元发射所述等离子射流的额定功率为30kW，气流量为8.5L/min-15L/min，工作电流60A～165A，出口温度11000K，出口速度为1300m/s，工作噪音小于80dB。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子产生单元通过调节气流量和输出功率对所述等离子射流的射流长度进行控制。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述送粉控制单元包括震动装置，所述震动装置与所述等离子产生单元连接；其中，所述震动装置具有固定的震动频率，用于控制送入所述等离子射流的纳米软团聚YSZ粉末的送粉率。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述等离子制备系统还包括等离子发生器循环水装置，所述等离子发生器循环水装置用于对所述等离子产生单元进行降温。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体为奥氏体不锈钢，镍基高温合金，耐热铬镍铁合金或钴基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述基体发射等离子射流之前，所述方法包括：

对所述基体进行喷砂处理；

9.一种大气下气液共沉积热障涂层，其特征在于，所述热障涂层基于权利要求1～8所述的任意一项方法制得，该热障涂层顶面为均匀分布的多岛状团聚凸起结构，横截面为准柱状结构，掰断面为层状结构和团簇结构的混合沉积形貌。