CN111876719A - 一种高发射率复合涂层及其制备方法 - Google Patents
一种高发射率复合涂层及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111876719A CN111876719A CN202010693949.XA CN202010693949A CN111876719A CN 111876719 A CN111876719 A CN 111876719A CN 202010693949 A CN202010693949 A CN 202010693949A CN 111876719 A CN111876719 A CN 111876719A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- scfh
- sprayed
- spraying
- composite coating
- 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
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 15
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 110
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 49
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims abstract description 27
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 79
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 24
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 13
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000001307 helium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 4
- 238000007788 roughening Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 13
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 11
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 9
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 5
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N chromium(III) oxide Inorganic materials O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 5
- 238000007441 Spherical agglomeration method Methods 0.000 description 4
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 4
- UPWOEMHINGJHOB-UHFFFAOYSA-N cobalt(III) oxide Inorganic materials O=[Co]O[Co]=O UPWOEMHINGJHOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Inorganic materials O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 3
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002262 LaCrO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L strontium carbonate Chemical compound [Sr+2].[O-]C([O-])=O LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
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
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
-
- 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
- C23C4/073—Metallic material containing MCrAl or MCrAlY alloys, where M is nickel, cobalt or iron, with or without non-metal elements
-
- 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)
Abstract
本发明涉及一种高发射率复合涂层及其制备方法，属于高发射率涂层制备领域。所述复合涂层是由粘结层和陶瓷层组成的复合结构，粘结层材料为NiCrCoAlY，用大气等离子喷涂方法喷涂在合金材料基体上，陶瓷层用大气等离子喷涂方法喷涂在粘结层上。通过选取La1‑xAxCr1‑yByO3作为陶瓷层材料，可以提高所述复合涂层的发射率；通过调控大气等离子喷涂方法的参数，使La1‑xAxCr1‑yByO3粉体材料在喷涂中充分熔融且不分解，成功实现陶瓷层的制备；所述复合结构能有机地把金属材料的强韧性、易加工性等和陶瓷层材料的高发射率、耐腐蚀等特性结合起来；所述方法具有工艺简单、易于控制、生产效率高和成本低等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种高发射率复合涂层及其制备方法，具体地说，涉及一种含La1- xAxCr1-yByO3的高发射率复合涂层及其制备方法，属于高发射率涂层制备领域。
背景技术
高发射率涂层是一种以红外辐射换热为主要途径的热防护材料，具有厚度薄、质量轻以及高温条件下稳定性好等优点。目前，国内外对高发射率涂层的研究有了长足的进步，高发射率涂层已被应用在国防、航空航天以及冶金等多个领域。
研究表明，钙钛矿型陶瓷材料具有较高的发射率，且通过掺杂改性，其发射率能得到进一步提高。但高发射率的陶瓷面层与金属基体的热膨胀系数差异较大，面层材料易剥落，在其中加入一层粘结层过渡，可与基体和陶瓷涂层之间的热性能和应力相匹配，增大面层材料的结合。等离子喷涂制备的涂层具有较好的耐磨性、防腐性、致密性及结合强度，可应用于高发射率陶瓷涂层的制备。但在高温等离子焰流的作用下，高发射率材料的成分结构可能会发生变化，需要调节喷涂工艺使制备的陶瓷涂层与粉体的物相组成保持一致，进而保证陶瓷材料的高发射率。
发明内容
为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种高发射率复合涂层，所述复合涂层结构能有机地把金属材料的强韧性和陶瓷面层材料的高发射率等特性结合起来，粘结层可缓解基体与面层间的热应力，使涂层具有较好的结合性。
本发明的目的之二在于提供一种高发射率复合涂层的制备方法；通过调控喷涂的参数，使粘结层粉体、陶瓷层粉体先后依次喷涂在基体上，从而得到所述复合涂层，所述方法具有工艺简单、易于控制、生产效率高和成本低等优点。
为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
一种高发射率复合涂层，所述复合涂层是由粘结层和陶瓷层组成的复合结构，粘结层直接喷涂在基体上，陶瓷层喷涂在粘结层上。
所述基体为合金材料。
所述粘结层材料为NiCrCoAlY，厚度为0.04mm～0.10mm。
所述陶瓷层材料的化学表达式为La1-xAxCr1-yByO3；其中，A为Ca和Sr中的一种以上，B为Mg、Co和Mn中的一种以上，0.05≤x≤0.3，0.05≤y≤0.3，陶瓷层的厚度为0.04mm～0.3mm。
一种本发明所述的高发射率复合涂层的制备方法，所述方法步骤如下：
(1)对清洁的基体待喷涂表面进行粗糙化处理；
(2)对待喷涂的基体进行预热处理；
(3)将粘结层材料NiCrCoAlY粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在基体待喷涂表面进行粘结层喷涂；
(4)将陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在已喷涂粘结层的基体上进行喷涂，得到本发明所述的一种钙钛矿型高发射率涂层。
步骤(1)中：
可通过本领域现有清洗方法清洁基体待喷涂表面，以去除基体表面附着的灰尘和油污等杂质。
优选基体待喷涂表面粗糙度(Ra)达到3μm～7μm。
步骤(2)中：
优选控制基体温度为100℃～200℃。
步骤(3)中：
优选粘结层材料NiCrCoAlY粉体的粒径为15μm～45μm。
优选采用大气等离子喷涂方法喷涂粘结层，具体参数为：主气氩气流量为90SCFH～120SCFH，辅气氦气流量为8SCFH～12SCFH，载气氩气流量为8SCFH～12SCFH，电流为600A～750A，喷涂距离为70mm～100mm，送粉量为2RPM～4RPM。
优选喷涂时，喷枪的喷涂角度为80°～90°。
步骤(4)中：
优选陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体的粒径为30μm～80μm。
优选采用大气等离子喷涂方法喷涂陶瓷层，具体参数为：主气氩气流量为75SCFH～100SCFH，辅气氦气流量为30SCFH～40SCFH，载气氩气流量为6SCFH～10SCFH，电流为750A～850A，喷涂距离为75mm～100mm，送粉量为3RPM～5RPM。
优选喷涂时，喷枪的喷涂角度为80°～90°。
优选所述陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体的制备方法步骤如下：
1)采用干粉混合机将干燥的原料混合均匀；
步骤1)中：
原料为：①La2O3、②CaO和SrCO3中的一种以上、③Cr2O3以及④MgO、Co2O3和MnO2中的一种以上。
优选La2O3、CaO、SrCO3、Cr2O3、MgO、Co2O3和MnO2的纯度均为分析纯。
由于所述氧化物易与空气中水分反应生成结晶水，优选以3℃/min～5℃/min的升温速率将含结晶水的La2O3粉末升温至1000℃保温2h～3h以去除结晶水，以3℃/min～5℃/min的升温速率将原料中其他含结晶水的氧化物粉末升温至400℃保温1h～3h以去除结晶水。
优选将原料以1200r/min～1600r/min的转速搅拌5min～10min后，静置2min～5min，混合均匀。
2)将步骤1)制得的混合均匀的原料以2℃/min～5℃/min的升温速率升至1300℃～1500℃，保温2h～5h，得到不规则棕黑色钙钛矿型高发射率粉体。
3)将所述钙钛矿型高发射率粉体、球磨分散剂和粘结剂放入搅拌球磨机中进行球磨，得到稳定悬浮的浆料；
步骤3)中：
优选以所述钙钛矿型高发射率粉体和球磨分散剂的总体质量为100％计，所述钙钛矿型高发射率粉体的质量分数为40％～50％；以所述钙钛矿型高发射率粉体的总体质量为100％计，粘结剂的质量分数为0.5％。
优选球磨分散剂为去离子水。
优选球料质量比为4:1。
优选球磨转速为150r/min～180r/min，球磨时间为3h～6h。
优选氧化锆作为磨球。
4)将步骤3)得到的浆料通过蠕动泵送入造粒塔的雾化器中，造粒塔上口温度为250℃～310℃，下口温度为100℃～130℃，蠕动泵转速为25rpm～35rpm，喷头转速为30Hz～40Hz，进行喷雾造粒，得到球形团聚粉体；
5)将步骤4)得到的球形团聚粉体进行煅烧：以2℃/min～5℃/min的速率升温至500℃～600℃，保温3h～5h，继续以5℃/min～6℃/min的速率升至1100℃～1250℃，保温2h～3h，随炉冷却后过筛，得到粒径30μm～80μm的团聚粉体，即为所述陶瓷层材料La1-xAxCr1- yByO3粉体。
有益效果
1.本发明提供了一种高发射率复合涂层，通过选取La1-xAxCr1-yByO3作为陶瓷层材料，可以提高所述复合涂层的发射率，这是因为La1-xAxCr1-yByO3是通过在LaCrO3中引入杂质元素形成的，可以形成杂质能级，增大自由载流子跃迁，同时，引起晶格畸变，降低晶体结构对称性，进而提高其发射率；此外，所述复合涂层结构能有机地把金属材料的强韧性、易加工性等和陶瓷面层材料的高发射率、耐腐蚀等特性结合起来；适当的涂层厚度有助于在保证原有材料性能的基础上获得较高的发射率。
2.本发明提供了一种高发射率复合涂层的制备方法，通过调控大气等离子喷涂方法的参数，使La1-xAxCr1-yByO3粉体材料在喷涂过程中充分熔融且不分解，成功实现La1- xAxCr1-yByO3陶瓷涂层的制备；所述方法具有工艺简单、易于控制、生产效率高和成本低等优点。
附图说明
图1为实施例1中陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体及高发射率复合涂层的X射线衍射(XRD)图谱。
图2为实施例1中高发射率复合涂层表面的扫描电子显微镜(SEM)图片。
图3为实施例2中陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体及高发射率复合涂层的XRD图谱。
图4为实施例2中高发射率复合涂层表面的SEM图片。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体实例进一步阐述本发明内容，但本发明内容并不局限于此。
对以下实施例中产物进行如下测试：
(1)X射线衍射(XRD)测试
BRUKER Axs D2，德国布鲁克AXS有限公司；
(2)扫描电子显微镜(SEM)观察
Philips S-4800，日本日立高新技术公司；
(3)流动性测试
漏斗式霍尔流量计，北京钢铁研究总院；
(4)发射率测试
红外发射率测量仪IR-2，上海诚波光电技术有限公司。
实施例1
(1)用无水乙醇对基体高温合金GH4099的待喷涂表面进行清洗，以去除基体待喷涂表面附着的灰尘和油污等杂质；再采用白刚玉砂对基体待喷涂表面进行喷砂处理，并采用压缩空气将基体待喷涂表面残留的白刚玉砂粒吹干净，使基体待喷涂表面粗糙度(Ra)达到3μm；
(2)将待喷涂的基体用卡具装夹在工作台上，并为安装喷枪的机械手设定喷涂行走路线程序，喷枪喷涂的角度保持80°；喷涂前，对所述基体进行预热处理，控制基体的温度为100℃；
(3)将粒径为15μm～45μm的粘结层材料NiCrCoAlY粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在基体待喷涂表面进行粘结层喷涂，粘结层厚度为0.04mm；
其中，大气等离子喷涂的具体参数为：主气氩气流量为90SCFH，辅气氦气流量为8SCFH，载气氩气流量为8SCFH，电流为600A，喷涂距离为70mm，送粉量2RPM；
(4)将粒径为30μm～80μm的陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在已喷涂粘结层的基体上进行喷涂，陶瓷层厚度为0.04mm；喷涂结束后，在基体上得到含有La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3陶瓷层的复合涂层，即为本发明所述的一种高发射率复合涂层；
其中，大气等离子喷涂的具体参数为：主气氩气流量为75SCFH，辅气氦气流量为40SCFH，载气氩气流量为6SCFH，电流为850A，喷涂距离为75mm，送粉量5RPM。
其中，陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体的制备方法步骤如下：
1)将分析纯的La2O3粉末、分析纯的CaO粉末、分析纯的Cr2O3粉末和分析纯的MnO2粉末分别置于加热炉中，以3℃/min的升温速率将La2O3粉末升温至1000℃保温2h以去除其结晶水，以3℃/min的升温速率将CaO粉末、Cr2O3粉末和MnO2粉末升温至400℃保温1h以去除其结晶水，冷却后立即按照La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3的配比称取作为原料；
将原料倒入干粉混合机中，以1200r/min的转速搅拌10min后，静置2min，取出，得到混合均匀的原料。
2)将混合均匀的原料置于马弗炉中进行高温煅烧，使之发生固相反应，以2℃/min的升温速率升至1300℃，保温5h后，随炉冷却，得到不规则棕黑色La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3粉体。
3)将步骤2)得到的粉体放入搅拌球磨机，加入球磨分散剂去离子水和粘结剂聚乙烯醇(PVA)一起球磨，以所述粉体和去离子水的总体质量为100％计，所述粉体的质量分数为40％，粘结剂的加入量为所述粉体质量的0.5％，选用氧化锆为磨球，球料质量比为4:1，球磨机转速150r/min，球磨时间为6h，得到稳定悬浮的浆料。
4)将步骤3)得到的浆料通过蠕动泵送入造粒塔的雾化器中，造粒塔上口温度为310℃，下口温度为130℃，蠕动泵转速为35rpm，喷头转速为40Hz，进行喷雾造粒，得到球形团聚粉体。
5)将步骤4)得到的球形团聚粉体用马弗炉进行煅烧，以2℃/min的速率升温至500℃，保温5h，再以5℃/min的速率升至1100℃，保温3h，随炉冷却后过筛，得到粒径为30μm～80μm的陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体。
对本实施例中制得的产物进行检测，结果如下：
(1)X射线衍射(XRD)
对本实施例制得的陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体和高发射率复合涂层进行XRD检测，结果如图1所示，陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体和高发射率复合涂层的XRD谱图呈现出高度一致性，说明在大气等离子喷涂过程中陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体体充分熔融且未发生高温氧化分解，所制备的陶瓷层中的La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3与未喷涂前的陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体的物相保持一致。
(2)扫描电子显微镜(SEM)观察
图2为本实施例中所述高发射率复合涂层表面的SEM图，从图中可以看到，陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体颗粒在所述高发射率复合涂层中熔化比较完全，熔化的球形团聚粉体颗粒在碰到粘结层后产生形变，铺展较好。
(3)流动性测试
测得粒径为30μm～80μm的陶瓷层材料La0.7Ca0.3Cr0.95Mn0.05O3球形团聚粉体的流动性为45s/50g。
(4)发射率测试
测得所述高发射率复合涂层在2.5μm～16μm波段内发射率可达0.93。
实施例2
(1)用无水乙醇对基体高温合金GH4099的待喷涂表面进行清洗，以去除基体待喷涂表面附着的灰尘和油污等杂质；再采用白刚玉砂对基体待喷涂表面进行喷砂处理，并采用压缩空气将基体待喷涂表面残留的白刚玉砂粒吹干净，使待喷涂表面粗糙度(Ra)达到7μm；
(2)将待喷涂的基体用卡具装夹在工作台上，并为安装喷枪的机械手设定喷涂行走路线程序，喷枪喷涂的角度保持90°；喷涂前，对所述基体进行预热处理，控制基体的温度为200℃；
(3)将粒径为15μm～45μm的粘结层材料NiCrCoAlY粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在基体待喷涂表面进行粘结层喷涂，粘结层厚度为0.10mm；
其中，大气等离子喷涂的具体参数：主气氩气流量为120SCFH，辅气氦气流量为12SCFH，载气氩气流量为12SCFH，电流为750A，喷涂距离为100mm，送粉量4RPM；
(4)将粒径为30μm～80μm的陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在已喷涂粘结层的基体上进行喷涂，陶瓷层喷涂结束后，陶瓷层厚度为0.3mm，在基体上得到含有La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3陶瓷层的复合涂层，即为本发明所述的一种含La1-xAxCr1-yByO3的高发射率复合涂层；
其中，大气等离子喷涂的具体参数为：主气氩气流量为100SCFH，辅气氦气流量为30SCFH，载气氩气流量为10SCFH，电流为750A，喷涂距离为100mm，送粉量为3RPM。
其中，陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体的制备方法步骤如下：
1)将分析纯的La2O3粉末、分析纯的SrCO3粉末、分析纯的Cr2O3粉末、分析纯的Co2O3粉末及分析纯的MgO粉末分别置于加热炉中，以5℃/min的升温速率将La2O3粉末升温至1000℃保温3h以去除其结晶水，以5℃/min的升温速率将Cr2O3粉末、MgO粉末和Co2O3粉末升温至400℃保温3h以去除其结晶水，冷却后立即按照La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3的配比称取作为原料；
将原料倒入干粉混合机中，以1600r/min的转速搅拌5min后，静置5min，取出，得到混合均匀的原料。
2)将混合均匀的原料置于马弗炉中进行高温煅烧，使之发生固相反应，以5℃/min的升温速率升至1500℃，保温2h后，随炉冷却，得到棕黑色La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3粉体材料。
3)将步骤2)得到的粉体放入搅拌球磨机，加入去离子水和PVA一起球磨，以所述粉体材料和去离子水的总体质量为100％计，所述粉体的质量分数为50％，以所述粉体的总体质量为100％计，粘结剂的质量分数为0.5％，选用氧化锆为磨球，球料质量比为4:1，球磨机转速180r/min，球磨时间为3h，得到稳定悬浮的浆料。
4)将步骤3)得到的浆料通过蠕动泵送入造粒塔的雾化器中，造粒塔上口温度为250℃，下口温度为100℃，蠕动泵转速为25rpm，喷头转速为30Hz，进行喷雾造粒，得到球形团聚粉体。
5)将步骤4)得到的球形团聚粉体用马弗炉进行煅烧，以5℃/min的速率升温至600℃，保温3h，再以6℃/min的速率升至1250℃，保温2h，随炉冷却后过筛，得到粒径为30μm～80μm的陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体。
对本实施例中制得的产物进行检测，结果如下：
(1)X射线衍射(XRD)
对本实施例制得的陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体和高发射率复合涂层进行XRD检测，结果如图3所示，陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体和高发射率复合涂层的XRD谱图呈现出高度一致性，说明在大气等离子喷涂过程中陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体充分熔融且未发生高温氧化分解，所制备的陶瓷层中的La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3与未喷涂前的陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体的物相保持一致。
(2)扫描电子显微镜(SEM)观察
图4为本实施例中所述高发射率复合涂层表面的SEM图，从图中可以看到，陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体颗粒在所述高发射率复合涂层中熔化比较完全，熔化的球形团聚粉体颗粒在碰到粘结层后产生形变，铺展较好。
(3)流动性测试
测得粒径为30μm～80μm的陶瓷层材料La0.95Sr0.05Cr0.7Co0.1Mg0.2O3球形团聚粉体的流动性为46s/50g。
(4)发射率测试
测得所述高发射率复合涂层在2.5μm～16μm波段内发射率可达0.92。
Claims (10)
1.一种高发射率复合涂层，其特征在于：所述复合涂层是由粘结层和陶瓷层组成的复合结构，粘结层直接喷涂在基体上，陶瓷层喷涂在粘结层上；
所述基体为合金材料；
所述粘结层材料为NiCrCoAlY，厚度为0.04mm～0.10mm；
所述陶瓷层材料的化学表达式为La1-xAxCr1-yByO3；A为Ca和Sr中的一种以上，B为Mg、Co和Mn中的一种以上，0.05≤x≤0.3，0.05≤y≤0.3，陶瓷层的厚度为0.04mm～0.3mm。
2.一种如权利要求1所述的高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)对清洁的基体待喷涂表面进行粗糙化处理；
(2)对待喷涂的基体进行预热处理；
(3)将粘结层材料NiCrCoAlY粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在基体待喷涂表面进行粘结层喷涂；
(4)将陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在已喷涂粘结层的基体上进行喷涂，得到一种钙钛矿型高发射率涂层。
3.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中：基体待喷涂表面粗糙度达到3μm～7μm。
4.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中：基体温度为100℃～200℃。
5.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中：粘结层材料NiCrCoAlY粉体的粒径为15μm～45μm；步骤(4)中：陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体的粒径为30μm～80μm。
6.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中：采用大气等离子喷涂方法喷涂粘结层，具体参数为：主气氩气流量为90SCFH～120SCFH，辅气氦气流量为8SCFH～12SCFH，载气氩气流量为8SCFH～12SCFH，电流为600A～750A，喷涂距离为70mm～100mm，送粉量为2RPM～4RPM。
7.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(4)中：采用大气等离子喷涂方法喷涂陶瓷层，具体参数为：主气氩气流量为75SCFH～100SCFH，辅气氦气流量为30SCFH～40SCFH，载气氩气流量为6SCFH～10SCFH，电流为750A～850A，喷涂距离为75mm～100mm，送粉量为3RPM～5RPM。
8.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)和(4)中：喷涂时，喷枪的喷涂角度为80°～90°。
9.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中：采用大气等离子喷涂方法喷涂粘结层，具体参数为：主气氩气流量为90SCFH～120SCFH，辅气氦气流量为8SCFH～12SCFH，载气氩气流量为8SCFH～12SCFH，电流为600A～750A，喷涂距离为70mm～100mm，送粉量为2RPM～4RPM；
步骤(4)中：采用大气等离子喷涂方法喷涂陶瓷层，具体参数为：主气氩气流量为75SCFH～100SCFH，辅气氦气流量为30SCFH～40SCFH，载气氩气流量为6SCFH～10SCFH，电流为750A～850A，喷涂距离为75mm～100mm，送粉量为3RPM～5RPM。
10.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中：基体待喷涂表面粗糙度达到3μm～7μm；
步骤(2)中：基体温度为100℃～200℃；
步骤(3)中：粘结层材料NiCrCoAlY粉体的粒径为15μm～45μm；采用大气等离子喷涂方法喷涂粘结层，具体参数为：主气氩气流量为90SCFH～120SCFH，辅气氦气流量为8SCFH～12SCFH，载气氩气流量为8SCFH～12SCFH，电流为600A～750A，喷涂距离为70mm～100mm，送粉量为2RPM～4RPM；喷涂时，喷枪的喷涂角度为80°～90°；
步骤(4)中：陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体的粒径为30μm～80μm；采用大气等离子喷涂方法喷涂陶瓷层，具体参数为：主气氩气流量为75SCFH～100SCFH，辅气氦气流量为30SCFH～40SCFH，载气氩气流量为6SCFH～10SCFH，电流为750A～850A，喷涂距离为75mm～100mm，送粉量为3RPM～5RPM；喷涂时，喷枪的喷涂角度为80°～90°。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010693949.XA CN111876719A (zh) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | 一种高发射率复合涂层及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010693949.XA CN111876719A (zh) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | 一种高发射率复合涂层及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111876719A true CN111876719A (zh) | 2020-11-03 |
Family
ID=73154909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010693949.XA Pending CN111876719A (zh) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | 一种高发射率复合涂层及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111876719A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114213155A (zh) * | 2021-07-29 | 2022-03-22 | 北京理工大学 | 一种二硼化铪-碳化硅-二硅化钽-氧化钆复合涂层及其制备方法 |
| CN114561114A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-05-31 | 北京理工大学 | 一种涂料及其制备方法和应用 |
| CN114908311A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-16 | 北京理工大学 | 一种热防护涂层及其制备方法和应用 |
| CN115413924A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-02 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 用于不粘炊具的复合材料及其制造方法以及不粘炊具 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0310058A (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-17 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 遠赤外線放射体 |
| US20130230792A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | Bloom Energy Corporation | Coatings for Metal Interconnects to Reduce SOFC Degradation |
| CN103386786A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-11-13 | 南京理工大学 | 一种热致变色可变发射率涂层及其制备方法 |
| CN107699839A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-16 | 北京理工大学 | 一种含有Ba2‑xSrxSmTaO6陶瓷的复合涂层及其制备方法 |
| CN109023203A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-18 | 暨南大学 | 稳定结晶态六铝酸盐热障涂层的制备方法 |
-
2020
- 2020-07-17 CN CN202010693949.XA patent/CN111876719A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0310058A (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-17 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | 遠赤外線放射体 |
| US20130230792A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | Bloom Energy Corporation | Coatings for Metal Interconnects to Reduce SOFC Degradation |
| CN103386786A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-11-13 | 南京理工大学 | 一种热致变色可变发射率涂层及其制备方法 |
| CN107699839A (zh) * | 2017-09-08 | 2018-02-16 | 北京理工大学 | 一种含有Ba2‑xSrxSmTaO6陶瓷的复合涂层及其制备方法 |
| CN109023203A (zh) * | 2018-08-16 | 2018-12-18 | 暨南大学 | 稳定结晶态六铝酸盐热障涂层的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 史月丽等: "《材料改性实验》", 31 August 2013, 中国矿业大学出版社 * |
| 常云鹏: "高温高发射率涂层的制备及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114213155A (zh) * | 2021-07-29 | 2022-03-22 | 北京理工大学 | 一种二硼化铪-碳化硅-二硅化钽-氧化钆复合涂层及其制备方法 |
| CN114561114A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-05-31 | 北京理工大学 | 一种涂料及其制备方法和应用 |
| CN114561114B (zh) * | 2022-03-29 | 2022-08-05 | 北京理工大学 | 一种涂料及其制备方法和应用 |
| CN114908311A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-08-16 | 北京理工大学 | 一种热防护涂层及其制备方法和应用 |
| CN115413924A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-12-02 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 用于不粘炊具的复合材料及其制造方法以及不粘炊具 |
| CN115413924B (zh) * | 2022-09-30 | 2024-02-13 | 武汉苏泊尔炊具有限公司 | 用于不粘炊具的复合材料及其制造方法以及不粘炊具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111876719A (zh) | 一种高发射率复合涂层及其制备方法 | |
| CN113372088B (zh) | 一种以高熵氧化物为功能颜料制备水性陶瓷功能涂料的方法 | |
| CN113683430A (zh) | 缺陷萤石结构的氧化物高熵陶瓷及其抗烧蚀涂层的制备方法 | |
| CN111233454A (zh) | 一种尖晶石型铁钴铬锰镁系高熵氧化物粉体的制备方法 | |
| CN107815633B (zh) | 一种高性能热障涂层及其陶瓷层 | |
| CN106800313A (zh) | 钴铁尖晶石型棕黑色纳米陶瓷颜料的合成及在制备太阳能吸光涂层中的应用 | |
| CN112831747A (zh) | 一种热防护涂层及其制备方法 | |
| CN111333415A (zh) | 一种尖晶石型铁钴铬锰镍系高熵氧化物粉体的制备方法 | |
| CN113372108A (zh) | 一种具有良好光吸收性能的高熵陶瓷材料的制备方法 | |
| CN111807840B (zh) | 一种喷涂用球形高发射率粉体的制备方法 | |
| CN110818432B (zh) | 一种超细高熵硼化物纳米粉体及其制备方法 | |
| CN111634950B (zh) | 一种钙钛矿型高发射率球形团聚粉体的制备方法 | |
| CN111087235A (zh) | 一种采用钇/助剂/铝三重核壳结构粉体制备yag透明陶瓷的方法 | |
| CN114561114B (zh) | 一种涂料及其制备方法和应用 | |
| CN116082039B (zh) | 一种不等价离子掺杂的高发射率低热导功能复合陶瓷或涂层制备的方法 | |
| CN110872713B (zh) | 一种y/y2o3金属陶瓷防护涂层的冷喷涂制备方法 | |
| CN102943185A (zh) | 一种氧化铝弥散强化铜的制备方法 | |
| CN114213155B (zh) | 一种二硼化铪-碳化硅-二硅化钽-氧化钆复合涂层及其制备方法 | |
| CN114000092B (zh) | 一种二硼化铪-二硅化钽复合涂层及其制备方法 | |
| CN108950456A (zh) | 一种耐高温高红外发射率涂层的制备方法 | |
| CN109485387B (zh) | 一种环境障涂层用空心球形bsas粉末的制备方法 | |
| CN114988896A (zh) | 一种高发射率涂层及其应用 | |
| CN106631173A (zh) | 一种C/C复合材料SiC‑Y2Hf2O7复合涂层及制备方法 | |
| CN114671444A (zh) | 一种氧化铍及其制备方法 | |
| CN112723884A (zh) | 一种兼具低热导率和高红外发射率的陶瓷材料、陶瓷涂层及其制备方法 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201103 |