CN112048696A - 一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层及其制备方法 - Google Patents

一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层及其制备方法,所属航空发动机涂层技术领域,涂层结构包括CoNiCrAlY抗氧化底层、CoNiCrAlY中间粘结过渡层和ZrO2·Y2O3陶瓷封严层。本发明采用两种粒度的CoNiCrAlY体系材料喷涂抗氧化底层和中间粘结涂层,采用含六方氮化硼和聚酯的ZrO2·Y2O3陶瓷体系材料喷涂可磨耗封严面层,得到高温封严涂层结合强度可增加10MPa以上,高温抗氧化性能可提高15%以上,热循环寿命可延长25%以上;解决了现有高温封严涂层层间不匹配、结合性不好、抗冲蚀和抗刮削性能差、涂层大块剥落的问题。

Description

一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于航空发动机涂层技术领域,特别涉及一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层及其制备方法。
背景技术
在发动机工作过程中,为防止各种状态下旋转的涡轮叶片叶尖与机匣相摩擦造成机械损伤,因此在涡轮叶片与机匣表面之间预留一定间隙。然而,径向间隙的存在对涡轮工作有很大影响。当封严泄流量减少1%时,可使发动机推力增加1%,耗油率降低0.1%,所以需要在涡轮外环块是内表面制备高温可磨耗封严涂层。
高温封严涂层体系必须具有优异的抗高温氧化性、长期的耐冲蚀性和优良的磨损性。目前,国内现有的高温封严涂层,大部分是采用金属基+润滑相涂层材料结构,通常是使用大气等离子喷涂工艺制备而成。但制备成的涂层组织均匀性及致密性较差,涂层层间结合力较低,导致在高温使用环境下涂层出现分层,甚至大块剥落,进而磨损和打伤叶片。同时这种涂层的服役温度达不到1100℃以上,无法满足推重比更高的先进发动机的使用要求。
因此,需要开发新型高温封严涂层及制备方法,以优化涂层结构,提升涂层本征性能、高温性能、抗冲蚀性能及抗刮削性能,强化高温封严涂层与涡轮叶片的匹配性,以降低发动机燃油消耗,提高发动机工作效率。
发明内容
为解决现有高温封严涂层层间不匹配、结合性不好、抗冲蚀和抗刮削性能差、涂层大块剥落的问题,本发明提供一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层及其制备方法,分别采用两种粒度的CoNiCrAlY体系材料喷涂抗氧化底层和中间粘结涂层,采用含六方氮化硼和聚酯的ZrO2·Y2O3陶瓷体系材料喷涂可磨耗封严面层,并利用低压等离子喷涂工艺制备双层CoNiCrAlY合金涂层,得到三层结构的高温封严涂层体系,可大幅提高拉伸结合强度。其具体技术方案如下:
一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,包括CoNiCrAlY抗氧化底层、CoNiCrAlY中间粘结过渡层和ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;
所述CoNiCrAlY抗氧化底层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY抗氧化底层厚度为0.08~0.12mm;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的组织孔隙率<1%;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的原料使用粒度为5.5~38μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层厚度为0.12~0.18mm;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的组织孔隙率<1%;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的原料使用粒度为45~90μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层,各组分质量百分比为:Y2O37.5%、BN0.7%、聚酯4.5%,余量为ZrO2;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层厚度为1.7~2.5mm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷粉末粒度为11~176μm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的组织金属陶瓷相与非陶瓷相的质量比例为(55~60):(40~45),组织孔隙率<30%;
所述双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的拉伸结合强度>10MPa,表面洛氏硬度为70~90HR15Y。
上述一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:采用丙酮擦拭工件的喷涂区域,去除油污和杂物;
步骤2:采用胶带对工件的非喷涂区域进行粘贴遮蔽和吹砂前保护;
步骤3:对工件的喷涂区域进行吹砂,参数设置为:刚玉砂粒度36~80目,吹砂压力0.2~0.3MPa;
步骤4:对工件的喷涂区域进行低压等离子喷涂,喷涂材料使用5.5~38μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,喷涂厚度为0.08~0.12mm,制成CoNiCrAlY抗氧化底层;喷涂控制参数为:真空度40~70mbar、氩气流量50~70L/min、氢气流量8~12L/min、送粉速率35~45g/min、喷涂距离300~350mm、喷涂角度75~90°;
步骤5:紧接着更换喷涂材料为45~90μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,对工件的喷涂区域继续进行低压等离子喷涂,喷涂厚度为0.12~0.18mm,制成CoNiCrAlY中间粘结过渡层;喷涂控制参数为:真空度50~70mbar、氩气流量55~65L/min、氢气流量10~12L/min、送粉速率40g/min、喷涂距离270~300mm、喷涂角度90°;
步骤6:对工件的喷涂区域进行大气等离子喷涂,喷涂材料使用11~176μm的含0.7%BN和4.5%聚酯的ZrO2·7.5Y2O3陶瓷粉末,喷涂厚度为1.7~2.5mm,制成陶瓷可磨耗面层,即ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;喷涂控制参数为:氩气流量100~120L/min、氢气流量22~25L/min、送粉速率60g/min、喷涂距离130~150mm、喷涂角度90°;
步骤7:待涂层沉积稳定后,取出工件,完成双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备。
本发明的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层及其制备方法,与现有技术相比,有益效果为:
一、本发明采用5.5~38μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末进行低压等离子喷涂制备CoNiCrAlY抗氧化底层,原料粒度小,可获得组织细腻致密的底层,结合使用低压等离子喷涂可以降低涂层的含氧量和孔隙率,保证了底层的均匀致密性,从而提高涂层的抗氧化性和抗热腐蚀性能;制备出的CoNiCrAlY抗氧化底层可以与工件基材达到良好结合。
二、由于CoNiCrAlY抗氧化底层的粗糙度较低,其与陶瓷面层之间的结合强度较低,所以本发明采用45~90μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末进行低压等离子喷涂制备CoNiCrAlY中间粘结过渡层,原料粒度大,可以发挥底层与陶瓷面层的过渡衔接作用,并且低压等离子喷涂可以降低涂层的含氧量和孔隙率,保证了涂层的均匀致密性,从而提高涂层的抗氧化性和抗热腐蚀性能,制备出的CoNiCrAlY中间粘结过渡层,其表面粗糙度较大、浮凸粒子的钉扎作用,增加了金属层和陶瓷层的结合强度,进而增加了涂层体系的抗冷热循环能力。
三、本发明采用11~176μm的ZrO2·7.5Y2O3陶瓷粉末进行大气等离子喷涂制备ZrO2·Y2O3陶瓷封严层,耐高温能力达到1150℃以上,有效提高隔热封严作用,满足高推重比发动机涡轮部位的温度使用需要。
四、此外,本发明的CoNiCrAlY抗氧化底层和CoNiCrAlY中间粘结过渡层共同作为陶瓷面层的抗氧化粘结底层,涂层较厚也不易脱落,较厚的底层可有效提高陶瓷面层的抗高温氧化性能,提高涡轮外环块的使用寿命。
五、本发明方法涂覆制备的高温封严涂层,结合强度可增加10MPa以上,高温抗氧化性能可提高15%以上,热循环寿命可延长25%以上。
综上所述,本发明提出的低压等离子喷涂双层粘结层+大气等离子喷涂陶瓷层的多层涂层组织,抗高温氧化腐蚀性能好、层间结合强度高、可以有效抵抗外部颗粒及气体的冲蚀,又可以在叶片与涂层产生摩擦时被刮削,涂层不脱落。从而保证了叶片尖端不磨损、延长叶片使用寿命,并降低燃油消耗,有效提高了发动机的工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例1一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的显微组织扫描电镜图:其中,1-CoNiCrAlY抗氧化底层,2-CoNiCrAlY中间粘结过渡层,3-ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;
图2为本发明实施例1一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的显微组织扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施案例和附图1-2对本发明作进一步说明,但本发明并不局限于这些实施例。
实施例1
一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,包括CoNiCrAlY抗氧化底层、CoNiCrAlY中间粘结过渡层和ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;
所述CoNiCrAlY抗氧化底层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY抗氧化底层厚度为0.10mm;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的组织孔隙率为0.6%;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的原料使用粒度为10μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层厚度为0.15mm;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的组织孔隙率为0.8%;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的原料使用粒度为70μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层,各组分质量百分比为:Y2O37.5%、BN0.7%、聚酯4.5%,余量为ZrO2;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层厚度为1.9mm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的粉末粒度为90μm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的组织金属陶瓷相与非陶瓷相的质量比例为60:40,组织孔隙率为20%;
所述双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的拉伸结合强度为15MPa,表面洛氏硬度为90HR15Y。
上述一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:采用丙酮擦拭工件的喷涂区域,去除油污和杂物;
步骤2:采用胶带对工件的非喷涂区域进行粘贴遮蔽和吹砂前保护;
步骤3:对工件的喷涂区域进行吹砂,参数设置为:氧化铝砂粒度80目,吹砂压力0.3Mpa;
步骤4:对工件的喷涂区域进行低压等离子喷涂,喷涂材料使用10μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,喷涂厚度为0.10mm,制成CoNiCrAlY抗氧化底层;喷涂控制参数为:真空度50mbar,氩气流量60L/min,氢气流量10L/min,送粉速率40g/min,喷涂距离300mm,喷涂角度90°;
步骤5:紧接着更换喷涂材料为70μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,对工件的喷涂区域继续进行低压等离子喷涂,喷涂厚度为0.15mm,制成CoNiCrAlY中间粘结过渡层;喷涂控制参数为:真空度50mbar、氩气流量60L/min、氢气流量12L/min、送粉速率40g/min、喷涂距离270mm、喷涂角度90°;
步骤6:对工件的喷涂区域进行大气等离子喷涂,喷涂材料使用90μm的含0.7%BN和4.5%聚酯的ZrO2·7.5Y2O3陶瓷粉末,喷涂厚度为1.9mm,制成陶瓷可磨耗面层,即ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;喷涂控制参数为:氩气流量100L/min、氢气流量25L/min、送粉速率60g/min、喷涂距离140mm、喷涂角度90°;
步骤7:待涂层沉积稳定后,取出工件,完成双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备。
经本实施例涂覆制备的高温封严涂层,结合强度增加了13MPa,高温抗氧化性能提高了20%,热循环寿命延长了30%。
实施例2
一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,包括CoNiCrAlY抗氧化底层、CoNiCrAlY中间粘结过渡层和ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;
所述CoNiCrAlY抗氧化底层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY抗氧化底层厚度为0.08mm;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的组织孔隙率为0.65%;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的原料使用粒度为25μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层厚度为0.14mm;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的组织孔隙率为0.73%;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的原料使用粒度为45μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层,各组分质量百分比为:Y2O37.5%、BN0.7%、聚酯4.5%、余量为ZrO2;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层厚度为1.7mm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的粉末粒度为100μm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的组织金属陶瓷相与非陶瓷相的质量比例为58:42,组织孔隙率为21%;
所述双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的拉伸结合强度为16MPa,表面洛氏硬度为85HR15Y。
上述一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:采用丙酮擦拭工件的喷涂区域,去除油污和杂物;
步骤2:采用胶带对工件的非喷涂区域进行粘贴遮蔽,进行吹砂前保护;
步骤3:对工件的喷涂区域进行吹砂,参数设置为,氧化铝砂粒度36目,吹砂压力0.2Mpa;
步骤4:对工件的喷涂区域进行低压等离子喷涂,喷涂材料使用25μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,喷涂厚度为0.08mm,制成CoNiCrAlY抗氧化底层;喷涂控制参数为:真空度40mbar、氩气流量50L/min、氢气流量8L/min、送粉速率45g/min、喷涂距离350mm、喷涂角度80°;
步骤5:紧接着更换喷涂材料为45μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,对工件的喷涂区域继续进行低压等离子喷涂,喷涂厚度为0.14mm,制成CoNiCrAlY中间粘结过渡层;喷涂控制参数为:真空度40mbar、氩气流量65L/min、氢气流量10L/min、送粉速率40g/min、喷涂距离300mm、喷涂角度90°;
步骤6:对工件的喷涂区域进行大气等离子喷涂,喷涂材料使用100μm的含0.7%BN和4.5%聚酯的ZrO2·7.5Y2O3陶瓷粉末,喷涂厚度为1.7mm,制成陶瓷可磨耗面层,即ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;喷涂控制参数为:氩气流量110L/min、氢气流量22L/min、送粉速率60g/min、喷涂距离130mm、喷涂角度90°;
步骤7:待涂层沉积稳定后,取出工件,完成双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备。
经本实施例涂覆制备的高温封严涂层,结合强度增加了14MPa,高温抗氧化性能提高了18%,热循环寿命延长了28%。
实施例3
一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,包括CoNiCrAlY抗氧化底层、CoNiCrAlY中间粘结过渡层和ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;
所述CoNiCrAlY抗氧化底层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY抗氧化底层厚度为011mm;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的组织孔隙率为0.7%;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的原料使用粒度为5.5μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层厚度为0.12mm;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的组织孔隙率为0.8%;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的原料使用粒度为60μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层,各组分质量百分比为:Y2O37.5%、BN0.7%、聚酯4.5%,余量为ZrO2;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层厚度为2.5mm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的粉末粒度为140μm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的组织金属陶瓷相与非陶瓷相的质量比例为56:44,组织孔隙率为25%;
所述双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的拉伸结合强度为14MPa,表面洛氏硬度为82HR15Y。
上述一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:采用丙酮擦拭工件的喷涂区域,去除油污和杂物;
步骤2:采用胶带对工件的非喷涂区域进行粘贴遮蔽和吹砂前保护;
步骤3:对工件的喷涂区域进行吹砂,参数设置为:氧化铝砂粒度40目、吹砂压力0.3Mpa;
步骤4:对工件的喷涂区域进行低压等离子喷涂,喷涂材料使用5.5μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,喷涂厚度为0.11mm,制成CoNiCrAlY抗氧化底层;喷涂控制参数为:真空度60mbar、氩气流量55L/min、氢气流量11L/min、送粉速率35g/min、喷涂距离320mm、喷涂角度75°;
步骤5:紧接着更换喷涂材料为60μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,对工件的喷涂区域继续进行低压等离子喷涂,喷涂厚度为0.12mm,制成CoNiCrAlY中间粘结过渡层;喷涂控制参数为:真空度60mbar、氩气流量55L/min、氢气流量11L/min、送粉速率40g/min、喷涂距离280mm、喷涂角度90°;
步骤6:对工件的喷涂区域进行大气等离子喷涂,喷涂材料使用140μm的含0.7%BN和4.5%聚酯的ZrO2·7.5Y2O3陶瓷粉末,喷涂厚度为2.5mm,制成陶瓷可磨耗面层,即ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;喷涂控制参数为:氩气流量120L/min、氢气流量23L/min、送粉速率60g/min、喷涂距离150mm、喷涂角度90°;
步骤7:待涂层沉积稳定后,取出工件,完成双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备。
经本实施例涂覆制备的高温封严涂层,结合强度增加了12MPa,高温抗氧化性能提高了19%,热循环寿命延长了26%。
实施例4
一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,包括CoNiCrAlY抗氧化底层、CoNiCrAlY中间粘结过渡层和ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;
所述CoNiCrAlY抗氧化底层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量Co;所述CoNiCrAlY抗氧化底层厚度为012mm;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的组织孔隙率为0.72%;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的原料使用粒度为38μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层,元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层厚度为0.18mm;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的组织孔隙率为0.85%;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的原料使用粒度为90μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末;
所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层,各组分质量百分比为:Y2O37.5%、BN0.7%、聚酯4.5%,余量ZrO2;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层厚度为2.2mm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的粉末粒度为176μm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的组织金属陶瓷相与非陶瓷相的质量比例为55:45,组织孔隙率为28%;
所述双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的拉伸结合强度为13MPa,表面洛氏硬度为70HR15Y。
上述一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,包括如下步骤:
步骤1:采用丙酮擦拭工件的喷涂区域,去除油污和杂物;
步骤2:采用胶带对工件的非喷涂区域进行粘贴遮蔽,进行和吹砂前保护;
步骤3:对工件的喷涂区域进行吹砂,参数设置为:氧化铝砂粒度50目、吹砂压力0.2Mpa;
步骤4:对工件的喷涂区域进行低压等离子喷涂,喷涂材料使用38μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,喷涂厚度为0.12mm,制成CoNiCrAlY抗氧化底层;喷涂控制参数为:真空度70mbar、氩气流量70L/min、氢气流量12L/min、送粉速率42g/min、喷涂距离330mm、喷涂角度90°;
步骤5:紧接着更换喷涂材料为90μm的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,对工件的喷涂区域继续进行低压等离子喷涂,喷涂厚度为0.18mm,制成CoNiCrAlY中间粘结过渡层;喷涂控制参数为:真空度70mbar、氩气流量62L/min、氢气流量12L/min、送粉速率40g/min、喷涂距离290mm、喷涂角度90°;
步骤6:对工件的喷涂区域进行大气等离子喷涂,喷涂材料使用176μm的含0.7%BN和4.5%聚酯的ZrO2·7.5Y2O3陶瓷粉末,喷涂厚度为2.2mm,制成陶瓷可磨耗面层,即ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;喷涂控制参数为:氩气流量100L/min、氢气流量24L/min、送粉速率60g/min、喷涂距离145mm、喷涂角度90°;
步骤7:待涂层沉积稳定后,取出工件,完成双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备。
经本实施例涂覆制备的高温封严涂层,结合强度增加了11MPa,高温抗氧化性能提高了25%,热循环寿命延长了25%。

Claims (9)

1.一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,其特征在于,涂层结构包括CoNiCrAlY抗氧化底层、CoNiCrAlY中间粘结过渡层和ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;所述CoNiCrAlY抗氧化底层厚度为0.08~0.12mm;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层厚度为0.12~0.18mm;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层厚度为1.7~2.5mm。
2.根据权利要求1所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,其特征在于,所述CoNiCrAlY抗氧化底层的元素质量百分比为;Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的组织孔隙率<1%;所述CoNiCrAlY抗氧化底层的原料使用粒度为5.5~38um的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末。
3.根据权利要求1所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,其特征在于,所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的元素质量百分比为:Ni32%、Cr21%、Al8%、Y0.5%,余量为Co;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的组织孔隙率<1%;所述CoNiCrAlY中间粘结过渡层的原料使用粒度为45~90um的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉体材料。
4.根据权利要求1所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,其特征在于,所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严粉末层的各组分质量百分比为:Y2O37.5%、BN0.7%、聚酯4.5%,余量为ZrO2;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的粉末粒度为11~176um;所述ZrO2·Y2O3陶瓷封严层的组织金属陶瓷相与非陶瓷相的质量比例为(55~60):(40~45),组织孔隙率<30%。
5.根据权利要求1所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层,其特征在于,所述双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的拉伸结合强度>10MPa,表面洛氏硬度为70~90HR15Y。
6.权利要求1所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1:采用丙酮擦拭工件的喷涂区域,去除油污和杂物;
步骤2:采用胶带对工件的非喷涂区域进行粘贴遮蔽和吹砂前保护;
步骤3:对工件的喷涂区域进行吹砂,参数设置为:氧化铝砂粒度36~80目、吹砂压力0.2~0.3Mpa;
步骤4:对工件的喷涂区域进行低压等离子喷涂,喷涂材料使用5.5~38um的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,喷涂厚度为0.08~0.12mm的CoNiCrAlY抗氧化底层;
步骤5:紧接着更换喷涂材料为45~90um的Co32Ni21Cr8Al0.5Y粉末,对工件的喷涂区域继续进行低压等离子喷涂,喷涂厚度为0.12~0.18mm的CoNiCrAlY中间粘结过渡层;
步骤6:对工件的喷涂区域进行大气等离子喷涂,喷涂材料使用11~176um的含0.7%BN和4.5%聚酯的ZrO2·7.5Y2O3陶瓷粉末,喷涂厚度为1.7~2.5mm的陶瓷可磨耗面层,即ZrO2·Y2O3陶瓷封严层;
步骤7:取出工件,完成双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备。
7.根据权利要求6所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤4中,低压等离子喷涂的控制参数为:真空度40~70mbar、氩气流量50~70L/min、氢气流量8~12L/min、送粉速率35~45g/min、喷涂距离300~350mm、喷涂角度75~90°。
8.根据权利要求6所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤5中,低压等离子喷涂的控制参数为:真空度50~70mbar、氩气流量55~65L/min、氢气流量10~12L/min、送粉速率40g/min、喷涂距离270~300mm、喷涂角度90°。
9.根据权利要求6所述的一种双层抗氧化粘结底层高温封严涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤6中,大气等离子喷涂的控制参数为:氩气流量100~120L/min、氢气流量22~25L/min、送粉速率60g/min、喷涂距离130~150mm、喷涂角度90°。
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