CN111041401B - 一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111041401B
CN111041401B CN201911215196.5A CN201911215196A CN111041401B CN 111041401 B CN111041401 B CN 111041401B CN 201911215196 A CN201911215196 A CN 201911215196A CN 111041401 B CN111041401 B CN 111041401B
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
based amorphous
ceramic
layer
spraying
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.)
Active
Application number
CN201911215196.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111041401A (zh
Inventor
周正
李彦泽
贺定勇
郭星晔
谈震
王国红
吴旭
邵薇
王曾洁
崔丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201911215196.5A priority Critical patent/CN111041401B/zh
Publication of CN111041401A publication Critical patent/CN111041401A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111041401B publication Critical patent/CN111041401B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C23C4/11—Oxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明属于表面工程中的热喷涂领域，具体涉及一种铁基非晶‑陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用。所述铁基非晶‑陶瓷叠层隔热涂层，包括：基体‑铁基非晶层‑(陶瓷层‑铁基非晶层)n组成的叠层结构；其中n＝1、2或3。所述铁基非晶‑陶瓷叠层隔热涂层中各层是采用大气等离子喷涂方法在基体表面依次喷涂获得的。本发明通过叠层结构有效降低铁基非晶‑陶瓷隔热涂层的热导率，涂层结构致密，层与层结合紧密，所采用的大气等离子喷涂工艺操作简单，喷涂功率高，喷涂粉末粒度范围广，能够使得氧化物陶瓷粉末熔化变形良好，并且相比其他喷涂方法，具有相对较低的成本。

Description

一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于表面工程中的热喷涂领域，具体涉及一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用。
背景技术
汽车发动机在工作过程中，由于发动机内部温度能到达500-700℃，气缸内壁与活塞的顶端表面与高温长时间接触极易导致发动机工作效率降低，尾气排放量上升，最终降低发动机使用寿命。
热障涂层(thermal barrier coatings,TBCs)是一种成熟应用在航空发动机热端面，以提高热端部件抗高温能力的技术手段。目前应用广泛的热障涂层材料是氧化钇(6％-8％)部分稳定氧化锆(YSZ)的陶瓷。
YSZ具有低热导率和相对较高的热膨胀系数，具有良好隔绝热的作用。但由于陶瓷材料本质上的脆性使得其涂层在机械载荷与热载荷的双重作用下诱发高频热疲劳，最终发生脆断、开裂等现象，进而严重影响涂层的使用寿命。
通过引入功能梯度涂层能够有效改善陶瓷涂层的韧性或缓解抗疲劳性能，但高昂的成本对于汽车制造业来说是较难接受的。因此，为了发挥YSZ陶瓷材料低热导的优势，寻找新的功能梯度涂层是满足热障涂层制备和发展的重要方向。
金属基热障涂层(Fe基非晶涂层)由于其良好的韧性、与金属合金有更好的热膨胀匹配性、工艺简单、成本低等优点得到了广泛关注。因此，利用Fe基热障涂层热膨胀匹配性好、工艺简单、成本低等优点将金属基涂层作为梯度层，制备一种铁基非晶陶瓷叠层结构的涂层并使其具有低热导率的特点，同时也具有更好的热物性和良好的机械性能，是热障涂层在发动机热端部件上应用的新思路。
然而，在实际研究中发现，采用大气等离子喷涂(APS)方法常规制备铁基非晶-陶瓷混合粉末所得到的复合涂层并不理想。例如CN107653430A公开了一种金属陶瓷复合材料及其涂层制备方法，其中实施例3所得铁基-陶瓷复合涂层的热导率最低为1.74，结合强度为34.5。该方法采用了将两种粉末机械混合后进行喷涂的方式，这种方式会容易产生两种粉末熔化变成程度不一致，从而导致陶瓷相在基体中分布不均匀，进而对涂层整体的隔热性能、力学性能产生不利影响。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层的制备方法。所述方法制得的叠层隔热涂层不仅在常温下具有较低的热导率，而且在中高温条件同样具有较低的热导率，提高了现有涂层的稳定性；此外，本发明所得叠层隔热涂层，还具有更强的层间结合力和断裂韧性，且制作成本也更低。
本发明所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层，包括：基体-铁基非晶层-(陶瓷层-铁基非晶层)n组成的叠层结构；其中n＝1、2或3。
本发明通过叠层结构有效降低铁基非晶-陶瓷隔热涂层在中高温热导率，解决了现有技术中存在的隔热问题；同时还提升其层间结合力和断裂韧性。
根据本发明的一些实施例，所述基体的材质为金属，优选铝合金基体。
根据本发明的一些实施例，所述铁基非晶层是由铁基非晶合金粉末喷涂在基体表面所形成的涂层；所述铁基非晶合金粉末由包括如下重量份的原材料制得：硼铁19～25份，铌铁9～17份，硅铁1～10份，铬12-20份，铁41～46份。所述铁基非晶合金粉末的粒度范围在25～75μm之间；优选采用惰性气体雾化法制备得到具有良好球形度的铁基非晶合金粉末。
作为本发明的一个具体实施方式，所述铁基非晶合金粉末由包括如下重量份的原材料制得：硼铁22～25份，铌铁12～17份，硅铁4～10份，铬12-20份，铁42～46份。
作为本发明的另一具体实施方式，所述铁基非晶合金粉末由包括如下重量份的原材料制得：硼铁19.57～24.34份，铌铁9.8～14.6份，硅铁1～7份，铬12～20份，铁41～44份。
研究表明，所述铁基非晶层的合金体系中各元素的原子尺寸与混合焓差异较大，有利于非晶的形成与稳定；非晶的无序结构有利于降低合金涂层的热导率。
根据本发明的一些实施例，所述陶瓷层是由陶瓷粉末喷涂在所述铁基非晶层表面所形成的涂层；所述陶瓷粉末为YSZ(ZrO2-8％Y2O3)和/或TiO2。所述陶瓷粉末的粒度范围为25～75μm之间。
根据本发明的一些实施例，所述叠层隔热涂层的厚度为390-410μm，优选400μm。
根据本发明的一些实施例，所述铁基非晶层与所述陶瓷层的厚度比为(70-150)：(36-110)；优选地，所述铁基非晶层的厚度为90-110μm，所述陶瓷层的厚度为40-60μm。
研究表明，本发明所述隔热涂层中的铁基非晶层与陶瓷层结构致密，层与层结合良好；此外铁基非晶层与金属基体热膨胀系数相近，因此具有良好涂层形貌，涂层与金属基体之间也有较好的结合强度。
本发明还提供上述铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层的制备方法，包括：采用大气等离子喷涂方法在基体表面喷涂铁基非晶层；再在所得铁基非晶层的表面依次喷涂陶瓷层和铁基非晶层，即得。
本发明采用分别喷涂的方式获得叠层结构的隔热涂层，从而可以克服现有涂层存在的隔热问题，同时提升其层间结合力和断裂韧性。
根据本发明的一些实施例，所述铁基非晶层的喷涂工艺参数为：电流:600A，氩气流量：45L/min，氢气流量：4L/min，送粉率：58g/min,喷涂距离：135mm。
根据本发明的一些实施例，所述陶瓷层的喷涂工艺参数为：电流:630A，氩气流量：25L/min，氢气流量：8L/min，送粉率：48g/min,喷涂距离：135mm。
研究表明，采用不同的喷涂参数分开进行喷涂，所得叠层结构能够解决现有技术中存在的隔热问题；同时还提升其层间结合力和断裂韧性。
为了获得更好的涂层效果，在所述喷涂之前对基体表面进行预处理，以去除其表面氧化膜以及污垢，再进行喷砂处理，以提高结合力。
研究表明，本发明所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层的总体隔热效果优良，其主要原因是由铁基非晶合金和陶瓷通过合理的制备方法、工艺参数等因素协同作用得到。所述叠层隔热涂层中各层、各元素都起到至关重要的作用，可谓缺一不可，当然也不是仅仅通过有限次试验就可以得到的。
本发明还提供上述铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层在中高温隔热防护部件中的应用，特别是应用于航空发动机热端面。
与常规的铁基、陶瓷基隔热涂层相比，本发明所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层具有以下特点：
1、涂层结构致密，层与层结合紧密，具有较低的热导率。
2、涂层中氧化物陶瓷中间层与铁基非晶层之间、铁基非晶层与基体之间均具有良好的结合强度与断裂韧性。
3、本发明采用的大气等离子喷涂工艺操作简单，喷涂功率高，喷涂粉末粒度范围广，能够使得氧化物陶瓷粉末熔化变形良好，并且相比其他喷涂方法，具有相对较低的成本。
附图说明
图1为实施例5制备的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明所述的一种具有较低热导率的铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)准备粒度在25～75μm的商用陶瓷YSZ粉末和陶瓷TiO2粉末，同时采用高压氮气气体雾化法制备铁基合金粉末，并收集粒度范围在25～75μm的粉末；
(2)基体预处理：喷涂前先对基体进行清洗、喷砂等预处理；基体材料优选铝合金；
(3)铁基非晶层的喷涂：
采用大气等离子喷涂方法将步骤(1)准备好的粒度范围在25～75μm铁基合金粉末喷涂在基体表面形成铁基非晶层；
其中，铁基非晶层的喷涂工艺参数为：电流:600A，氩气流量：45L/min，氢气流量：4L/min，送粉率：58g/min,喷涂距离：135mm。
(4)陶瓷层的喷涂：
采用大气等离子喷涂方法将步骤(1)准备好的粒度范围在25～75μm的商用陶瓷YSZ粉末或陶瓷TiO2粉末喷涂在铁基非晶层的表面形成陶瓷层；
其中，陶瓷层的喷涂工艺参数为：电流:630A，氩气流量：25L/min，氢气流量：8L/min，送粉率：48g/min,喷涂距离：135mm。
(5)铁基非晶层的喷涂：可重复上述步骤(3)，或调整喷涂参数，得到铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的叠层涂层；控制叠层涂层的总厚度为400μm。
另外，还可根据实际需求，重复上述步骤(4)-步骤(5)，形成铁基非晶层与陶瓷层相交替的叠层涂层，如铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的叠层涂层(双陶瓷层)、铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的叠层涂层(三陶瓷层)。
实施例1
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：22％，铌铁：12％，硅铁：4％，纯铬：20％，纯铁：42％。
所述铁基非晶层的厚度为150μm。
陶瓷层的原材料为：氧化钇稳定氧化锆YSZ，具体为Y2O3占YSZ质量百分比的8％Y2O3。
所述陶瓷层的厚度为100μm。
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的单陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
实施例2
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：22％，铌铁：12％，硅铁：4％，纯铬：20％以及纯铁42％。
所述铁基非晶层的厚度为150μm。
陶瓷层的原材料为：TiO2。
所述陶瓷层的厚度为100μm。
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的单陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
实施例3
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：25％，铌铁：17％，硅铁：10％，纯铬：20％以及纯铁46％。
所述铁基非晶层的厚度为150μm。
陶瓷层的原材料为：YSZ(ZrO2-8％Y2O3)。
所述陶瓷层的厚度为100μm。
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的单陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
实施例4
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：25％，铌铁：17％，硅铁：10％，纯铬：20％以及纯铁46％。
所述铁基非晶层的厚度为150μm。
陶瓷层的原材料为：TiO2。
所述陶瓷层的厚度为100μm。
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的单陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
实施例5
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：22％，铌铁：12％，硅铁：4％，纯铬：20％以及纯铁42％。
所述铁基非晶层的厚度为100μm。
陶瓷层的原材料为：YSZ(ZrO2-8％Y2O3)。
所述陶瓷层的厚度为50μm。
重复步骤(4)-(5)；
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的双陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
图1为实施例5制备的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层示意图。
实施例6
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：22％，铌铁：12％，硅铁：4％，纯铬：20％以及纯铁42％。
所述铁基非晶层的厚度为100μm。
陶瓷层的原材料为：TiO2。
所述陶瓷层的厚度为50μm。
重复步骤(4)-(5)；
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的双陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
实施例7
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：22％，铌铁：12％，硅铁：4％，纯铬：20％以及纯铁42％。
所述铁基非晶层的厚度为70μm。
陶瓷层的原材料为：YSZ(ZrO2-8％Y2O3)。
所述陶瓷层的厚度为40μm。
重复步骤(4)-(5)；
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的三陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
实施例8
本实施例提供一种铁基非晶-陶瓷叠层涂层的制备方法，其采用上述操作步骤及条件，其中原材料的质量百分比如下：
铁基非晶层的原材料为：硼铁：22％，铌铁：12％，硅铁：4％，纯铬：20％以及纯铁42％。
所述铁基非晶层的厚度为70μm。
陶瓷层的原材料为：TiO2。
所述陶瓷层的厚度为40μm。
重复步骤(4)-(5)；
所得铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层-陶瓷层-铁基非晶层的三陶瓷层叠层涂层的总厚度为400μm。
对比例1
本例提供一种铁基非晶涂层的制备方法，采用上述步骤(1)-(3)，其中铁基非晶层的原材料的质量百分比如下：硼铁：22％，铌铁：12％，硅铁：4％，纯铬：20％以及纯铁42％。
所述铁基非晶层的厚度为400μm。
对比例2
以CN107653430A中实施例3为例，其原材料粉末为铁基合金粉末与YSZ混合制备的混合粉末，其中YSZ占混合粉末总质量的18％；其中，铁基合金粉末的原材料的质量百分比如下：硼铁：24％，铌铁：13％，硅铁：3％，纯铬：17％以及纯铁43％。
等离子喷涂得到的复合粉末来制备含铁基非晶-陶瓷的复合涂层，喷涂工艺参数与CN107653430A中实施例3的参数相同。
对比例3
以CN107604299A中实施例3为例，铁基合金粉末的原材料的质量百分比：硼铁：24％，铌铁：13％，硅铁：3％，纯铬：17％以及纯铁43％；与TiO2(TiO2占总质量的18％)混合制备复合粉末。等离子喷涂得到的复合粉末来制备铁基-陶瓷复合涂层。
效果测试
对实施例1-8及对比例1-3所得涂层进行XRD、SEM、DSC、显微硬度以及弹性模量的测试。
采用激光导热分析仪分析实施例1-8及对比例1-3所制备涂层的热导率。
采用压痕法计算分析实施例1-8及对比例1-3所制备涂层的断裂韧性。
表1实施例1-8与对比例1-3的结合强度以及热导率结果
Figure BDA0002299307610000101
由表1可知，实施例1、实施例3、实施例5、实施例7与对比例2的陶瓷相均为YSZ，比较可知，4个实施例所得叠层涂层的结合强度显著高于对比例2，且实施例5所得叠层涂层在高温环境下热导率显著低于对比例2。
而实施例2、实施例4、实施例6、实施例8和对比例3所使用的陶瓷相为TiO2，比较可知，4个实施例所得叠层涂层的结合强度显著高于对比例2，且实施例6所得叠层涂层在高温环境下热导率显著低于对比例3。
此外，相比对比例1，实施例1-8所得叠层涂层的结合强度更高，而热导率更低。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层，其特征在于，包括：基体-铁基非晶层-（陶瓷层-铁基非晶层）n组成的叠层结构；其中n=1、2或3；
所述基体的材质为铝合金基体；
所述铁基非晶层是由铁基非晶合金粉末喷涂在基体表面所形成的涂层；
所述铁基非晶合金粉末由包括如下重量份的原材料制得：硼铁 19~25份，铌铁 9~17份，硅铁1~10份，铬12-20份，铁41~46份；所述铁基非晶合金粉末的粒度范围在25~75μm之间；
所述喷涂为大气等离子喷涂方法；喷涂工艺参数为：电流: 600 A，氩气流量：45 L/min，氢气流量：4 L/min，送粉率：58g/min, 喷涂距离：135 mm；
所述陶瓷层是由陶瓷粉末喷涂在所述铁基非晶层表面所形成的涂层；所述陶瓷粉末为ZrO2-8%Y2O3和/或TiO2；所述陶瓷粉末的粒度范围为25~75μm之间。
2.根据权利要求1所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层，其特征在于，所述叠层隔热涂层的厚度为390-410μm。
3.根据权利要求2所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层，其特征在于，所述叠层隔热涂层的厚度为400μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层，其特征在于，所述铁基非晶层与所述陶瓷层的厚度比为（70-150）：（36-110）。
5.根据权利要求4所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层，其特征在于，所述铁基非晶层的厚度为90-110μm；所述陶瓷层的厚度为40-60μm。
6.权利要求1-5任一所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层的制备方法，其特征在于，包括：采用大气等离子喷涂方法在基体表面喷涂铁基非晶层；再在所得铁基非晶层的表面依次喷涂陶瓷层和铁基非晶层，即得。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述铁基非晶层的喷涂工艺参数为：电流: 600 A，氩气流量：45 L/min，氢气流量：4 L/min，送粉率：58g/min, 喷涂距离：135mm。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷层的喷涂工艺参数为：电流:630 A，氩气流量：25 L/min，氢气流量：8 L/min，送粉率：48 g/min, 喷涂距离：135mm。
9.权利要求1-5任一所述的铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层在中高温隔热防护部件中的应用。
CN201911215196.5A 2019-12-02 2019-12-02 一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用 Active CN111041401B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911215196.5A CN111041401B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911215196.5A CN111041401B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111041401A CN111041401A (zh) 2020-04-21
CN111041401B true CN111041401B (zh) 2022-02-11

Family

ID=70234393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911215196.5A Active CN111041401B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111041401B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112609147B (zh) * 2020-12-11 2023-07-04 沈阳大学 一种等离子复合喷涂制备耐磨涂层的方法
CN116752069B (zh) * 2023-08-15 2023-11-10 江苏美特林科特殊合金股份有限公司 一种原位合成真空热处理炉隔热复合涂层及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6210812B1 (en) * 1999-05-03 2001-04-03 General Electric Company Thermal barrier coating system
CN102423935A (zh) * 2011-10-12 2012-04-25 西安交通大学 一种热障涂层系统
CN105568167B (zh) * 2016-01-14 2018-01-12 北京工业大学 一种隔热防护用的涂层材料及其涂层制备方法
CN105603350B (zh) * 2016-01-14 2018-08-14 北京工业大学 一种用于隔热防护的铁基涂层材料及其涂层制备方法
EP3562971A1 (en) * 2017-01-30 2019-11-06 Siemens Aktiengesellschaft Thermal barrier coating system compatible with overlay
CN107217258A (zh) * 2017-05-19 2017-09-29 中国农业机械化科学研究院 钛合金涂层的制备方法、钛合金涂层及应用
CN107653430A (zh) * 2017-09-11 2018-02-02 北京工业大学 一种金属陶瓷复合材料及其涂层制备方法
CN108468011B (zh) * 2018-03-15 2020-04-14 北京矿冶科技集团有限公司 双陶瓷层界面成分呈连续变化的梯度热障涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111041401A (zh) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109023201B (zh) 一种双层梯度结构热障涂层及其制备工艺
CN104404434B (zh) 一种金属材料表面的陶瓷涂层及其制备方法
Khor et al. Mechanical behavior of plasma sprayed functionally graded YSZ/NiCoCrAlY composite coatings
CN111041401B (zh) 一种铁基非晶-陶瓷叠层隔热涂层及其制备方法和应用
CN108060384A (zh) 一种双陶瓷层热障涂层体系及其复合制备工艺
CN102732883B (zh) 一种弥散贵金属微粒增韧复合热障涂层及制备方法
CN107604299B (zh) 一种隔热涂层用的复合材料及其涂层制备方法
CN109182951A (zh) 一种等离子喷涂制备铬-铝-碳复合涂层的方法
CN102766837B (zh) 一种新型热障涂层
CN109318547A (zh) 一种max相陶瓷-金属层状复合材料、制备方法和用途
CN105401116A (zh) 一种钛合金TiAl3-Al复合涂层制备方法
CN112176275B (zh) 一种热障涂层及其制备方法和应用
CN110643930A (zh) 一种耐高温cmas和雨水腐蚀的复合热障涂层的制备方法
CN111363998B (zh) 多孔金属-陶瓷纳米复合热障涂层的制备方法
CN109778102A (zh) 一种多层结构自修复热障涂层及其制备方法
Li et al. Tribological properties of NiAl matrix composite coatings synthesized by plasma spraying method
CN107663620B (zh) 一种用于制备金属基隔热涂层的复合材料
CN107653430A (zh) 一种金属陶瓷复合材料及其涂层制备方法
CN105603350B (zh) 一种用于隔热防护的铁基涂层材料及其涂层制备方法
CN103317787A (zh) 一种构件表面的热障涂层及其制备方法
CN104372337A (zh) 一种Ni-TiO2纳米涂层及其制备方法
CN114411082B (zh) 热障涂层、耐热材料及其制备方法和发动机
CN109750289A (zh) 钽钨合金高温抗氧化涂层材料及制备方法及钽钨合金螺套
Zhang et al. Study of microstructure and phase of plasma sprayed Cr3C2-NiCr coating before and after the sparking plasma sintering
CN110643919B (zh) 在铝基体上制备仿贝壳结构钢基涂层的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant