CN110438433A - 耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法 - Google Patents

耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法，该抗氧化涂层为石墨烯负载稀土氧化物改性MCrAlY材料。目前相同体系中最为先进的六元NiCoCrAlYTa的极限耐温温度也仅有1050℃，难以满足工况使用条件。本发明创造性的选择石墨烯利用电泳沉积技术负载稀土氧化物，所制备的石墨烯负载稀土氧化物纳米粒子与MCrAlY材料机械复合，形成均匀分散的新型喷涂材料，然后采用热喷涂工艺制备石墨烯/ReOx‑MCrAlY复合涂层，提高涂层的耐高温腐蚀性能，可以将涂层的耐温温度提高至1200℃，同时改善其抗燃气腐蚀性能。

Description

耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法，该抗氧化涂层为石墨烯负载稀土氧化物改性MCrAlY材料。
背景技术
近年来，高温合金材料在国防军工、航空航天及动力能源工业的应用备受瞩目，但是材料存在高温下易氧化失效的缺陷，限制了其服役于更加严苛的高温环境。
MCrAlY涂层不仅具有优异的高温抗氧化和抗热腐蚀性能，而且具有很好的韧性和抗疲劳性能。自二十世纪七十年代以来，被越来越广泛的应用于参数高、使用环境恶劣的高温部件的氧化防护涂层，是目前应用最为广泛的抗氧化涂层。但随着工业发展的需要，热端零部件的工作环境愈发恶劣，即使目前相同体系中最为先进的六元NiCoCrAlYTa的极限耐温温度也仅有1050℃，难以满足工况使用条件。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种耐1200℃高温的抗氧化涂层材料、制备方法及涂层制备方法，所涉及的抗氧化涂层具有耐1200℃以上高温、抗腐蚀、高结合强度和高致密性的特性，能够解决航空、航天等领域高温部件的氧化腐蚀问题。
本发明创造性的选择石墨烯利用电泳沉积技术负载稀土氧化物，所制备的石墨烯负载稀土氧化物纳米粒子与MCrAlY材料机械复合，形成均匀分散的新型喷涂材料，然后采用热喷涂工艺制备石墨烯/ReOx-MCrAlY复合涂层，提高涂层的耐高温腐蚀性能，可以将涂层的耐温温度提高至1200℃，同时改善其抗燃气腐蚀性能。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：
第一方面，本发明提供的耐高温抗氧化涂层材料，包括石墨烯/ReOx和MCrAlY两种粉末，其中石墨烯/ReOx粉末是以石墨烯为核、厚度为30-50nm的ReOx为壳的纳米复合粉末，MCrAlY粉末为微米粉末；石墨烯/ReOx纳米复合粉末与MCrAlY微米粉末的质量比为1:20-1:30。
第二方面，上述抗氧化涂层材料的制备方法包括如下步骤：S1：以含结晶水的稀土硝酸盐为原材料配制电沉积前驱体溶液；S2：采用电泳沉积技术在石墨烯表面沉积稀土氧化物，采用二级电解槽，以铂片为工作正电极，Cu为工作负电极，将石墨烯粉末加入到步骤S1得到电沉积前驱体溶液中超声磁力搅拌分散均匀，在剧烈的搅拌下进行电沉积，随后进行过滤、洗涤、烘干后得到纳米石墨烯负载稀土氧化物粉末。需要说明的是，S2中的电泳沉积技术的目的是在石墨烯表面沉积一层致密的稀土氧化物，形成“核壳结构”的纳米粉末，以提高石墨烯的高温抗腐蚀性能，解决石墨烯300℃以上的高温环境易于氧化和在喷涂过程中容易发生飘逸损失的问题。同时，利用石墨烯的纳米尺度，通过调整电泳沉积的电压和沉积时间，制备得到石墨烯负载的稀土氧化物纳米尺度粉末；S3：采用悬浮液球磨法将步骤S2制备好的石墨烯负载稀土氧化物纳米粉末与微米级的MCrAlY粉末实现均匀混合，制备得到高分散性的金属基微纳米复合粉体。需要说明的，步骤S3中的微纳米混合改性处理，是为了提高涂层的耐高温、耐腐蚀和抗氧化性能；改性的原理：一方面稀土氧化物的加入有助于晶界的偏析，发挥隔离效应，减少Ni、氧化铬以及氧化铝沿着氧化物晶界的向外流动，阻止氧气向金属基体内部的流动，以此提高涂层的抗氧化性能；另一方面，通过石墨烯负载稀土氧化物纳米尺度的粉末能够精细化涂层的微观结构，实现纳米增强涂层的作用，提高涂层的使用温度；最后实现石墨烯在涂层中发挥其优异的抗腐蚀作用，从而提高了涂层使用温度、抗氧化性能和抗腐蚀性能，三种功能同时得以提高，起到“倍增”的效果。
第三方面，利用上述抗氧化涂层材料制备抗氧化涂层的方法，包括如下步骤：采用液料等离子喷涂工艺制备石墨烯/ReOx-MCrAlY耐高温腐蚀的抗氧化涂层。需要时说明的是液料等离子工艺能够保证微纳米复合粉末保持其原有的粒度尺寸和形貌，保证纳米颗粒在涂层中的增韧效果；涂层能够缓解涂层与基体的热膨胀系数不匹配问题，提高涂层与基体的粘结强度，降低涂层产生裂纹的几率，提高涂层的抗热震性能。
其中可选的，步骤S1中，配制稀土氧化物电沉积前驱体溶液的具体为：称取一定量的含结晶水的稀土硝酸盐Re(NO3)·6H2O加入无水乙醇，其中Re(NO3)·6H2O与五水乙醇的摩尔比为1:15-1:20，在60℃-90℃的水域条件下进行搅拌加热溶液，待完全溶解后形成无色透明的溶液。在磁力搅拌的条件下向上述制备的无色透明溶液中滴加浓度为1-3mol/L的HNO3，调节溶液pH至2-3左右，将混合溶液继续在60℃-90℃的水域条件下持续搅拌14-16h，形成电解溶液待用。称取一定量的琼脂粉和NaNO3溶液置于离子水中，其中琼脂粉和NaNO3的质量比为12-14，用玻璃棒将溶液搅拌均匀，加热至100-120℃左右，持续搅拌至形成胶状，成为备用盐桥。
其中可选的，步骤S2中，电泳沉积法制备石墨烯/ReOx纳米粉末包括：采用二级电解槽，其中以高纯Pt片为工作电极，以Cu片为负极，将1-3mg石墨烯粉末加入到电解液中搅拌，将混合后的电沉积溶液加入到电解槽中，对电解槽中的电解沉积混合液进行超声分散，保证石墨烯在电沉积前驱体溶液中的均匀性。对电解混合溶液进行搅拌，给整个电解槽通电，电解沉积反应在负极附近进行，施加直流电压200V-250V，沉积60-100min后，当石墨烯表面均匀沉积厚度为30-50nm左右的后，停止通电，反应结束。反应结束后将沉积产物置于装有去离子水的离心装置进行离心和洗涤3-5次，得到纯净的石墨烯/ReOx纳米粉末。需要说明的是，在电泳沉积过程中主要是利用石墨烯导电率较高，在电子促进作用下发生水的阴极还原反应，产生大量的OH-，催化溶液中稀土氧化物前驱体发生水解缩合反应，沉积在石墨烯表面，利用调整所施加的电压值和反应时间，控制复合粉末的尺寸，制备得到具有石墨烯“核”和ReOx“壳”结构的纳米粉末。得到的复合粉末不但具备石墨烯和优异的阻隔和耐腐蚀功能，而且在的保护作用下，复合粉末的抗高温烧蚀性能得到大幅度提高。
其中可选的，步骤S3中，将步骤S2中所制备的石墨烯/ReOx纳米复合粉末和MCrAlY微米粉末实现机械复合的悬浮液超声球磨法具体为：首先称量质量分数为10％-15％的石墨烯/ReOx纳米复合粉末加入到分散介质无水乙醇中形成悬浮液，在混合悬浮液中加入1％-2％的分散剂三硬脂酸甘油酯(HTG)随后进行超声分散得到分散均匀的纳米悬浮液。然后加入与石墨烯/ReOx纳米粉末质量比为1:20-1:30的MCrAlY微米粉末，将悬浮液放入氧化锆的球磨罐中，以球料比为4:1-5:1的氧化锆球放入到球磨罐中进行超声球磨。球磨过程中的球磨转速为300-350r/min，超声的频率为80-100Hz，球磨时间为3-5h，最终得到分散均匀的复合微纳米混合粉末。需要说明的是：纳米颗粒料在球磨过程中易发生较为严重的团聚，从而造成纳米粉体在微米复合粉体中分布粉均匀性很差。本发明在首先将纳米石墨烯/ReOx粉体和乙醇溶液制备成均匀稳定的悬浮液，在悬浮液中加入分散剂HTG均匀调节纳米粉末的表面活性，阻止纳米粉末的凝聚和沉降。此外，采用超声分散技术，消除了纳米粉体中残存在的粗大团聚体，形成了活性较高的单分散粒子，在与MCrAlY微米粉末复合时能够改善团聚体的尺寸。悬浮液在球磨过程中受到超声波和球磨的机械耦合作用力，能够有有效的增强微纳米粉末的复合程度和分散性，提高粉末材料在后续喷涂过程中的工艺适应性和均匀性。
其中可选的，在采用低压液相等离子喷涂工艺在金属基体表面沉积抗氧化涂层，具体步骤为：首先，将上述石墨烯/ReOx-MCrAlY微纳米复合粉体均匀分散于酒精介质中，其中微纳米复合粉体占分散介质的固含量为50％-60％，对悬浮液进行搅拌加超声震荡的处理，处理时间为0.5h-1h，得到均匀分散的稳定喷涂悬浮液。其次，将喷涂零件的表面进行粗糙化处理，处理的表面粗糙度为1.6-3μm。采用低压等离子喷涂工艺在金属零件表面喷涂制备石墨烯/ReOx-MCrAlY高温抗氧化涂层，其中喷涂过程中的电流为500-550A，电压为30-40V，Ar流量35-45L/min，H2流量5-6L/min，送粉率为20-28g/min，喷涂距离150-180mm；制备的涂层厚度150-250μm。需要说明的是：本发明利用液相等离子喷涂制备石墨烯/ReOx-MCrAlY高温抗氧化涂层，主要是利用在高温等离子体在喷涂过程中料浆中液相介质挥发，随着液相的挥发，料浆中的固相颗粒逐渐的析出，由于等离子中的温度非常高，因此液相的蒸发速度非常快，固相析出的过程来不及长大，因此石墨烯/ReOx纳米颗粒还能够保持其原有的粒度尺寸和形貌，当机械复合的微纳米粒子在达到基体表面的过程中会发生烧结、表面熔熔融等一系列的反应，在熔融相的表面张力作用下会发生颗粒与颗粒之间的粘结和再团聚，最终到达基体表面熔融相有助于提高涂层的结合强度和致密度。同时所保留的纳米结构在涂层起到较好的增强增韧作用，降低涂层的裂纹和孔隙率，提高涂层的抗热震性能和抗热冲击性能。
本发明提供的技术方案，具有如下的优点：
(1)本发明提出采用电泳沉积技术制备石墨烯/ReOx纳米颗粒。根据石墨烯导电率较高，在电子促进作用下发生水的阴极还原反应，采用电泳沉积技术制备出纳米尺寸具有核壳结构的石墨烯/ReOx粉末，解决了石墨烯在300℃高温易氧化、喷涂易烧蚀的难题。实现了石墨烯在高温环境下发挥优异的物理阻隔和屏障的功能。同时解决了石墨烯应在常规热喷涂制备涂层过程中高温容易发生氧化损失和高速容易发生飘逸损失的难题，有效的保证石墨烯/ReOx原始成分配比和石墨烯在涂层中最大限度的保留，为石墨烯应用于热喷涂技术提供了新的思路。
(2)本发明石墨烯/ReOx纳米粉末与MCrAlY微米颗粒进行悬浮液超声球磨法进行机械复合，以解决纳米粉末尺寸小、质量轻，在喷涂过程中易被气流吹散或烧蚀掉，难以在微米级粉末中均匀分散的问题，进而实现不同种类和不同粒径大小的微、纳米粒子发生复合，形成由两种或两种以上的粒子均匀混合，以实现纳米颗粒对涂层的增韧作用，提高涂层的韧性和力学性能。同时，实现纳米颗粒增强、石墨烯阻隔和稀土氧化物活性元素的三效合一的“倍增”效果以提高涂层的高温耐腐蚀目的，满足现代发动机热端部件高温耐腐蚀的使用要求。
(3)目前性能最优的MCrAlY涂层体系的极限使用温度为1050℃，难以满足先进工业级发动机热端是部件的防护温度需求，因此本发明提出采用石墨石墨烯/ReOx-MCrAlY涂层，通过纳米颗粒的掺杂细化涂层的组织、强化涂层的耐腐蚀组分来提高涂层的高温防护性能，通过细化涂层组织，不仅能够促进氧化膜形成元素的选择性氧化，也有利于改善氧化膜的力学性能，对改善其抗氧化能力具有巨大的潜力和空间，可以实现对发动机热端部件1200℃以上的高温氧化腐蚀防护。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。
以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。
下面结合具体实施例对本发明提供的涂层制备方法作进一步说明，在描述涂层制备方法的过程中，同时包括了对抗氧化涂层材料制备方法的说明。
实施例一
第一步：按照摩尔比为1:16分别用分析天平秤取Ce(NO3)·6H2O和无水乙醇，将二者置于同一烧杯中，在70℃的水域条件下进行搅拌加热溶液，待完全溶解后形成无色透明的溶液A。在磁力搅拌的条件下向A溶液中滴加浓度为1.5mol/L的HNO3，调节溶液pH至2.5左右，将混合溶液继续在70℃的水域条件下持续搅拌16h，形成电解溶液待用。称取琼脂粉和NaNO3倒入去离子水中，其中琼脂粉和NaNO3的质量比为12-14，用玻璃棒将溶液搅拌均匀，加热至100℃，持续搅拌至形成胶状，成为备用盐桥B。
第二步：将第一步中的电解质溶液和盐桥建立二级电解槽，以高纯Pt片为工作电极，以Cu片为负极。向电解质溶液中添加1mg石墨烯纳米粉末，并搅拌均匀。然后给电解槽施加220V的直流电压，电解槽通电后开始沉积，沉积70min后，在石墨烯表面沉积一层均匀致密的厚度约35nm的，得到石墨烯/复合粉末进行离心和洗涤3次，进一步得到纯净的复合粉末。
第三步：将纯净的石墨烯/ReOx纳米复合粉末和MCrAlY微米粉末实现机械复合：首先称量质量分数为10％的石墨烯/ReOx纳米复合粉末加入到分散介质无水乙醇中形成悬浮液，在混合悬浮液中加入1％的分散剂三硬脂酸甘油酯(HTG)随后进行超声分散得到分散均匀的纳米悬浮液。然后加入与石墨烯/ReOx纳米粉末质量比为1:25的MCrAlY微米粉末，将悬浮液放入氧化锆的球磨罐中，以球料比为4:1的氧化锆球放入到球磨罐中进行超声球磨。球磨过程中的球磨转速为300r/min，超声的频率为90Hz，球磨时间为3.5h，最终得到分散均匀的复合微纳米混合粉末。(到该步骤为止为对抗氧化涂层材料制备方法的说明)
第四步，在采用低压液相等离子喷涂工艺在金属基体表面制备抗氧化涂层，将第三步中得到的石墨烯/ReOx-MCrAlY微纳米复合粉体均匀分散于酒精介质中，其中微纳米复合粉体占分散介质的固含量为50％，对悬浮液进行搅拌加超声震荡的处理，处理时间为0.5h，得到均匀分散的稳定喷涂悬浮液。其次，将喷涂零件的表面进行粗糙化处理，处理的表面粗糙度为1.6μm。采用低压等离子喷涂工艺在零件表面喷涂制备石墨烯/ReOx-MCrAlY高温抗氧化涂层，其中喷涂过程中的电流为550A，电压为30，Ar流量35L/min，H2流量5L/min，送粉率为20g/min，喷涂距离160mm；制备的涂层厚度180μm。
所获得的抗氧化涂层在1200℃经过300h的恒温氧化实验后，涂层无贯穿性和孔洞，涂层未出现分层和剥落。
实施例二
第一步：按照摩尔比为1:18分别用分析天平秤取Ce(NO3)·6H2O和无水乙醇，将二者置于同一烧杯中，在80℃的水域条件下进行搅拌加热溶液，待完全溶解后形成无色透明的溶液A。在磁力搅拌的条件下向A溶液中滴加浓度为1.5mol/L的HNO3，调节溶液pH至2.5左右，将混合溶液继续在80℃的水域条件下持续搅拌15h，形成电解溶液待用。称取琼脂粉和NaNO3倒入去离子水中，其中琼脂粉和NaNO3的质量比为13，用玻璃棒将溶液搅拌均匀，加热至110℃，持续搅拌至形成胶状，成为备用盐桥B。
第二步：将第一步中的电解质溶液和盐桥建立二级电解槽，以高纯Pt片为工作电极，以Cu片为负极。向电解质溶液中添加1.5mg石墨烯纳米粉末，并搅拌均匀。然后给电解槽施加210V的直流电压，电解槽通电后开始沉积，沉积90min后，在石墨烯表面沉积一层均匀致密的厚度约40nm的，得到石墨烯/ReOx复合粉末进行离心和洗涤3次，进一步得到纯净的复合粉末。
第三步将纯净的石墨烯/ReOx纳米复合粉末和MCrAlY微米粉末实现机械复合：首先称量质量分数为12％的石墨烯/ReOx纳米复合粉末加入到分散介质无水乙醇中形成悬浮液，在混合悬浮液中加入1％的分散剂三硬脂酸甘油酯(HTG)随后进行超声分散得到分散均匀的纳米悬浮液。然后加入与石墨烯/ReOx纳米粉末质量比为1:23的MCrAlY微米粉末，将悬浮液放入氧化锆的球磨罐中，以球料比为4:1的氧化锆球放入到球磨罐中进行超声球磨。球磨过程中的球磨转速为320r/min，超声的频率为90Hz，球磨时间为4h，最终得到分散均匀的复合微纳米混合粉末。(到该步骤为止为对抗氧化涂层材料制备方法的说明)
第四步，在采用低压液相等离子喷涂工艺在金属基体表面制备抗氧化涂层，将第三步中得到的石墨烯/ReOx-MCrAlY微纳米复合粉体均匀分散于酒精介质中，其中微纳米复合粉体占分散介质的固含量为55％，对悬浮液进行搅拌加超声震荡的处理，处理时间为0.8h，得到均匀分散的稳定喷涂悬浮液。其次，将喷涂零件的表面进行粗糙化处理，处理的表面粗糙度为2μm。采用低压等离子喷涂工艺在零件表面喷涂制备石墨烯/ReOx-MCrAlY高温抗氧化涂层，其中喷涂过程中的电流为520A，电压为30，Ar流量38L/min，H2流量6L/min，送粉率为24g/min，喷涂距离150mm；制备的涂层厚度200μm。
所获得的抗氧化涂层在室温和1200℃高温间经过300次热震实验后，涂层表面无贯穿性裂纹，涂层截面未出现分层和贯穿性裂纹。
实施例三
第一步：按照摩尔比为1:19分别用分析天平秤取Ce(NO3)·6H2O和无水乙醇，将二者置于同一烧杯中，在75℃的水域条件下进行搅拌加热溶液，待完全溶解后形成无色透明的溶液。在磁力搅拌的条件下向上述溶液中滴加浓度为2mol/L的HNO3，调节溶液pH至2.3左右，将混合溶液继续在80℃的水域条件下持续搅拌16h，形成电解溶液待用。称取琼脂粉和NaNO3倒入去离子水中，其中琼脂粉和NaNO3的质量比为14，用玻璃棒将溶液搅拌均匀，加热至115℃，持续搅拌至形成胶状，成为备用盐桥。
第二步：将第一步中的电解质溶液和盐桥建立二级电解槽，以高纯Pt片为工作电极，以Cu片为负极。向电解质溶液中添加1.5mg石墨烯纳米粉末，并搅拌均匀。然后给电解槽施加240V的直流电压，电解槽通电后开始沉积，沉积80min后，在石墨烯表面沉积一层均匀致密的厚度约45nm的，得到石墨烯/ReOx复合粉末进行离心和洗涤3次，进一步得到纯净的复合粉末。
第三步将纯净的石墨烯/ReOx纳米复合粉末和MCrAlY微米粉末实现机械复合：首先称量质量分数为14％的石墨烯/ReOx纳米复合粉末加入到分散介质无水乙醇中形成悬浮液，在混合悬浮液中加入1.8％的分散剂三硬脂酸甘油酯(HTG)随后进行超声分散得到分散均匀的纳米悬浮液。然后加入与石墨烯/ReOx纳米粉末质量比为1:24的MCrAlY微米粉末，将悬浮液放入氧化锆的球磨罐中，以球料比为5:1的氧化锆球放入到球磨罐中进行超声球磨。球磨过程中的球磨转速为340r/min，超声的频率为90Hz，球磨时间为5h，最终得到分散均匀的复合微纳米混合粉末。(到该步骤为止为对抗氧化涂层材料制备方法的说明)
第四步，在采用低压液相等离子喷涂工艺在金属基体表面制备抗氧化涂层，将第三步中得到的石墨烯/ReOx-MCrAlY微纳米复合粉体均匀分散于酒精介质中，其中微纳米复合粉体占分散介质的固含量为58％，对悬浮液进行搅拌加超声震荡的处理，处理时间为1h，得到均匀分散的稳定喷涂悬浮液。其次，将喷涂零件的表面进行粗糙化处理，处理的表面粗糙度为2.5μm。采用低压等离子喷涂工艺在零件表面喷涂制备石墨烯/ReOx-MCrAlY高温抗氧化涂层，其中喷涂过程中的电流为500A，电压为35，Ar流量40L/min，H2流量6L/min，送粉率为25g/min，喷涂距离180mm；制备的涂层厚度230μm。
所获得的抗氧化涂层的断裂韧性高，涂层孔隙率<1％，提高涂层抗热冲击性能优异。
整体实施例结果如下表1所示：
表1耐1200℃高温抗氧化涂层的性能
需要说明的是，除了上述实施例一至实施例三列举的情况，选用其它在本发明限定参数也是可行的。
采用本发明提供的技术方案，可以提高MCrAlY涂层的耐高温能力、抗氧化能力、抗腐蚀性能和基体的结合强度，满足发动机热端部件以及工业发热部件1200℃以上的抗氧化涂层的使用要求。本发明提供了一种高温性能稳定、力学性能优异的1200℃高温抗氧化涂层及其制备方法，解决了现有抗氧化涂层耐温难以超过1050℃、易被燃气腐蚀、热冲击易产生裂纹和涂层剥落等技术问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，而并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种耐1200℃高温的抗氧化涂层材料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：以含结晶水的稀土硝酸盐Re(NO3)·6H2O为原材料制备电沉积前驱体溶液；
S2：采用电泳沉积法，在石墨烯表面沉积致密的稀土氧化物，形成一种核壳结构的石墨烯/ReOx纳米复合粉末；
S3：采用悬浮液球磨法，将石墨烯/ReOx纳米复合粉末与微米级的MCrAlY粉末进行混合分散，形成高分散性的石墨烯/ReOx-MCrAlY微纳米复合粉末，即为所述抗氧化涂层材料。
2.根据权利要求1所述的抗氧化涂层材料制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述电沉积前驱体溶液采用含结晶水的稀土硝酸盐Re(NO3)·6H2O和无水乙醇为原材料配制，其中Re(NO3)·6H2O与无水乙醇的摩尔比为1:15-1:20，溶液pH至2-3。
3.根据权利要求1或2所述的抗氧化涂层材料制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，采用二级电解槽，施加直流电压200V-250V，沉积时间为60-100min。
4.根据权利要3所述的抗氧化涂层材料制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，对得到的石墨烯/ReOx纳米复合粉末置于装有去离子水的离心装置进行离心和洗涤3-5次。
5.根据权利要3所述的抗氧化涂层材料制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，悬浮液中石墨烯/ReOx纳米复合粉末的质量分数为10％-15％，分散剂三硬脂酸甘油酯HTG的质量分数为1％-2％，石墨烯/ReOx纳米复合粉末与MCrAlY微米粉末的质量比为1:20-1:30。
6.根据权利要5所述的抗氧化涂层材料制备方法，其特征在于：悬浮液球磨时采用超声球磨，球料比为4:1-5:1，球磨转速为300-350r/min，超声的频率为80-100Hz，球磨时间为3-5h。
7.一种耐1200℃高温的抗氧化涂层制备方法，其特征在于：该方法利用如权利要求1-6中任一项所述的抗氧化涂层材料，并采用低压液料等离子喷涂工艺将抗氧化涂层材料沉积到金属基体表面。
8.根据权利要求7所述的抗氧化涂层制备方法，其特征在于：石墨烯/ReOx-MCrAlY微纳米复合粉末占分散介质的固体含量为50％-60％，对悬浮液进行搅拌加超声震荡的处理时间为0.5h-1h，其中喷涂过程中的电流为500-550A，电压为30-40V，Ar流量35-45L/min，H2流量5-6L/min，送粉率为20-28g/min，喷涂距离150-180mm；制备的涂层厚度150-250μm。
9.一种耐1200℃高温的抗氧化涂层材料，其特征在于：该抗氧化涂层材料通过权利要求1-6中任一项所述的方法制备得到。
10.一种耐1200℃高温的抗氧化涂层材料，其特征在于：包括石墨烯/ReOx和MCrAlY两种粉末，其中石墨烯/ReOx粉末是以石墨烯为核、厚度为30-50nm的ReOx为壳的纳米复合粉末，MCrAlY粉末为微米粉末；石墨烯/ReOx纳米复合粉末与MCrAlY微米粉末的质量比为1:20-1:30。
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