CN114086103B - 一种具有自粘性的多模结构热障涂层及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有自粘性的多模结构热障涂层及制备方法，以氧氯化锆、磷酸钠、氟化钠为原料来制备棒状或须状氧化锆。将所制备的棒状或须状氧化锆和纳米YSZ进行喷雾造粒并烧结形成具有一定流动性的粉体。采用高能等离子束喷射技术在合金基体上依次进行粘接层和陶瓷层的制备。本发明以粒子的温度和飞行速度作为粒子状态的变量，通过调节粒子温度和飞行速度进而对棒/须/层自粘结构进行调控。该技术成本低、效率高、可以大面积应用。

Description

一种具有自粘性的多模结构热障涂层及制备方法
技术领域
本发明属于表面工程与技术领域，具体为一种具有自粘性的多模结构热障涂层及制备方法。
背景技术
近些年，我国的航空航天事业取得了突飞猛进的发展，其中热障涂层在航空航天领域尤其是航空发动机零部件中扮演重要作用。将高熔点和低导热的陶瓷材料涂覆在由高温合金制备的航空发动机叶片表面来达到降低基体的温度和增加工作效率的目的。热障涂层的结构通常包含以下四部分，陶瓷层、金属粘接层、热生长氧化物、高温合金基体，其中热生长氧化物在服役过程中产生。航空发动机燃烧室中的陶瓷涂层材料在应用过程中由于具有恶略的服役环境因此不可避免长时间的承受机械载荷、热应力、烧结、热冲击和热震等一系列物理化学作用导致涂层发生失效。产生失效的原因众多，但最终失效的表现形式一般以陶瓷层微裂纹的形成、扩展、联接、形成破坏性裂纹进而剥落为主。因此，陶瓷层低的断裂韧性和弱的结合强度是导致涂层失效的最根本原因。
为解决热障涂层中陶瓷层所产生的易剥落问题，将棒状或须状氧化锆作为增强体以增加热障涂层韧性。棒状或须状氧化锆是一类具体特殊形貌的单晶体，具备优异的力学性能，其长度一般为1-4μm，直径为50-500nm。内部原子排列规整，几乎不存在缺陷(点缺陷、线缺陷、面缺陷)。由于晶须各项力学性能可以接近理论值，通常作为增强体来增加材料的力学性能，尤其是材料的韧性。作为增强体时会使材料中发生裂纹偏转、晶须侨联、晶须拔出等作用，进而使材料难以产生变形和断裂，最终导致材料的断裂韧性增加。此外，棒状或须状氧化锆的制备方法有很多，常见的有化学气相法、水热法、静电纺丝法、高压高温法等。这些方法都能够有效的制备晶须、纤维、纳米线等一维材料，但制备过程中质量不稳定、生产条件严格、设备要求高，生产效率低等。
发明内容
本发明的目的在于克服现有热障涂层易剥落缺点，提供了一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，该方法能够获得高韧性、高结合强度、高服役寿命的热障涂层，并且制备涂层效率高、成本低、工艺简单、易于大规模使用，有望应用于航空发动机与燃气轮机热端部件表面。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，包括如下步骤：
(1)将锆盐、高熔点盐与氟盐加入到容器中、加入无水乙醇，得到前驱体悬浊液；锆盐、高熔点盐与氟盐的质量比为(5-10):(5-10):(1-3)；
(2)对前驱体悬浊液进行搅拌均匀后干燥，得到前驱体；
(3)将前驱体进行烧结，得到含有棒状和须状氧化锆粉体；
(4)将步骤(3)所制备的棒状或须状氧化锆和纳米氧化钇稳定氧化锆粉体按照质量比为1：(3-4)进行喷雾造粒，得到YSZ/ZrO2复合粉体；
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体上沉积金属粘接层和YSZ/ZrO2陶瓷层，形成具有自粘性的多模结构热障涂层。
进一步的，锆盐为氧氯化锆或氯化锆。
进一步的，高熔点盐为硫酸钾、氯化钠或硫酸钠。
进一步的，氟盐为氟化钠或氟化钾。
进一步的，锆盐与无水乙醇的比为2g:20-80mL。
进一步的，烧结的温度为500-1000℃，时间为2-8h。
进一步的，步骤(4)的具体过程为：
4.1)将含有棒状和须状氧化锆粉末和纳米尺寸的YSZ粉末进行湿法球磨2-6h，得到浆料；
4.2)将浆料进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末；
4.3)将复合粉末在300-600℃下烧结0.5-5h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
进一步的，基体为GH4169、GH3625、GH3044、GH3030、单晶DD3、DD5、DD6或单晶CMSX-6，金属粘接层为NiCrAlY、CoCrAlY或NiCoCrAlY。
进一步的，沉积时粒子的温度为2800-3100℃、粒子的飞行速度500-600m/s；金属粘接层的厚度为100-150μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200-300μm。
一种采用上述方法制备的具有自粘性的多模结构热障涂层，该热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度为1-4μm，长径比为5-30。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明利用飞行粒子在等离子射流中的非均匀传热传质促使粒子部分熔化，同时粒子撞击到基体上的超快速形变和极快速冷却，致使涂层结构中呈现出一种原始棒状或须状的组织分散于层片结构中。其中，棒状形貌的ZrO2粒子作为晶须间的交联点，增加了涂层的粘结性；熔化后再结晶所形成的层片结构则作为涂层的另一种粘结方式，两种方式共同增加涂层的粘结强度。此外，由于高能等离子束喷射技术具有高的生产效率、优异的工艺稳定性、易于实现自动化、喷涂涂层成分和组织均匀等，所以本发明选用此方法来制备多模结构热障涂层。
进一步的，利用熔盐法来制备棒状和须状的氧化锆，其中烧结温度、保温时间、原料的配比均对氧化锆形貌产生重要的影响。烧结温度过高不利于材料的一维生长，烧结温度过低则使熔盐难以融化同样不利于一维材料的生长。同样的，过长或过短的保温时间也不利于氧化锆晶须和晶棒的生长。当烧结温度为500-1000℃、保温时间为2-8h、锆盐、高熔点盐与氟盐的质量比为10:10:1时所制备的棒状或须状氧化锆质量较好。
进一步的，等离子射流的温度过高会导致复合粉体内部棒状氧化锆完全熔化，则不利于产生棒/须/层多模结构。若射流温度过低会使得复合粉体没有产生一定程度的熔化，使得单个涂层之间得结合强度仅是由于塑性变形引起，进而导致涂层的安全可靠性下降。粒子的飞行速度同样对涂层的可靠性有重要的影响，过快或过慢的飞行速度不利于粉体的熔化和和涂层的制备。所以当射流的温度为2800-3100℃，粒子飞行速度为500-600m/s时所制备的涂层可以保留所需要结构的同时具备良好的性能。
附图说明
图1为本发明实施例1的棒状或须状氧化锆微观形貌示意图；
图2为本发明实施例1的棒状或须状氧化锆微观形貌示意图；
图3为本发明实施例1粉末团聚后的SEM形貌示意图；；
图4为本发明实施例1的复合热障涂层的截面示意图；
图5为本发明实施例1的复合热障涂层的断面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体进行详细说明。
将热障涂层涂敷在高温合金表面常用的方法是高能等离子束喷射技术，高能等离子束喷射技术的工作原理是将固态粉末在惰性气体的载气作用下送入高温、高速的等离子体射流中并发生传热传质行为，使得粉末被迅速加热至熔化状态而形成熔滴，熔滴撞击基体后，经过横向流动、铺展、急速冷却、凝固形成摊片，多个摊片之间相互交叠堆垛最终形成涂层。等离子体中心射流温度高(中心温度可达20000℃以上，与使用的气体种类有关)、能量密度大，因此可采用此技术来制备高熔点的陶瓷涂层。其中，对涂层结构和性能产生决定性作用的是粒子的温度和飞行速度。
本发明通过喷雾造粒法进行复合粉体的制备、利用高能等离子束喷射技术来进行涂层的制备。以超音速等离子射流中粒子的温度和飞行速度为纽带进而对棒/须/层多模结构热障涂层微观结构进行调控。
热障涂层的制备方法有很多，常见的有高能等离子束喷射技术、激光熔覆、超音速火焰技术、物理气相沉积等，其中高能等离子束喷射技术具有高的生产效率、工艺稳定性好、易于实现自动化、喷涂涂层成分和组织均匀等优点，因此本发明选用此技术来制备棒/须/层多模结构热障涂层。
一种具有自粘性的多模结构热障涂层的制备方法，包括如下步骤：
(1)将锆盐(2g氧氯化锆/氯化锆)、高熔点盐(硫酸钾/氯化钠/硫酸钠)、氟盐(氟化钠 /氟化钾)放入烧杯中，然后加入20-80mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为(5-10):(5-10):(1-3)。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体进行烧结、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆(ZrO2)粉体。其中，烧结温度为500-1000℃，保温时间为2-8h。
(4)将步骤(3)所制备的棒状或须状氧化锆和和纳米尺寸的氧化钇稳定氧化锆(YSZ) 粉体(厂家为山东盛锆有限公司，含Y量为3mol.％)进行喷雾造粒，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
具体过程为：
1.将固相含量所占质量比为20-50wt.％且含有棒状和须状氧化锆粉体和纳米尺寸YSZ 粉体进行湿法球磨2-6h，得到浆料。
2.浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm复合粉末。
3.将复合粉末在300-600℃下进行烧结0.5-5h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，沉积时粒子的温度为2800-3100℃、飞行速度为500-600m/s、金属粘接层的厚度为100-150μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200-300μm。
其中，基体为GH4169、GH3625、GH3044、GH3030、单晶DD3、DD5、DD6或单晶CMSX- 6，金属粘接层为NiCrAlY、CoCrAlY或NiCoCrAlY。
热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度为1-4μm且长径比为5-30。
所制备的陶瓷涂层结构是一种未熔棒状与晶须状ZrO2镶嵌于熔化再结晶的层片状结构中，且棒状ZrO2对涂层结合具有粘结性。
实施例1
参见图1，本发明包括以下步骤：
步骤1，称取质量比为10：10：1的氧氯化锆、硫酸钾和氟化钠置于烧杯中并加入50mL 无水乙醇，得到前驱体悬浊液，将前驱体悬浊液进行分散、搅拌、干燥，得到前驱体，将前驱体在900℃下进行烧结10h。然后将烧结后含有棒状或须状氧化锆的白色块状物体进行分散、抽滤、干燥，得到棒状或须状氧化锆。
从图2可以看出所制备的棒状或须状氧化锆具有明显的一维结构，且平均长径比为18。
步骤2，采用喷雾造粒法对棒状或须状氧化锆和纳米YSZ进行喷雾造粒形成复合粉体。
具体过程为：
1.将固相质量比为30wt.％的棒须状氧化锆和纳米YSZ进行湿法球磨5h，得到浆料。
2.浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉体。
3.将复合粉末在300℃的下烧结3h。
从图3可以看出，复合粉体的形貌由纳米YSZ和棒状或须状氧化锆复合形成的，其中纳米YSZ作为棒状或须状氧化锆的粘接点。
步骤3，采用高能等离子束喷射技术依次对金属粘接层粉体和掺有棒状或须状氧化锆的复合粉体在金属基体上进行涂层制备，其中陶瓷层的微观结构具有自粘性的棒/须/层多模结构。
具体过程为：首先对原始粉末和基体分别进行烘干和喷砂，其主要的目的是增加涂层和基体间的结合强度。基体选择为GH4169、粘接层选用CoCrAlY粉末，陶瓷层选用团聚复合粉末，团聚的复合粉末粒径范围为10-100μm。喷涂时粒子的温度为2809℃，粒子的平均飞行速度574m/s，粘接层的厚度为100μm，陶瓷层的厚度为200μm。
步骤4，对所制备的自粘性涂层进行截面形貌的分析。
如图4所示，从涂层的截面中可以看到大量的棒/须/层多模结构。
如图5所示，从图层的断面结构中也可以看到大量的棒/须状氧化锆存在的方式。
实施例2
(1)将锆盐(2g，氧氯化锆)、高熔点盐(硫酸钾)、氟盐(氟化钠)放入烧杯中，然后加入20mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为5:10:1。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在500℃下烧结8h、抽滤、干燥，得到含有棒状或须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉末以及纳米结尺寸YSZ粉末进行湿法球磨2h，得到固含量(质量)为20wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在300℃下烧结5h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比32％，喷涂时粒子的温度为2859℃、粒子的平均飞行速度581m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度范围为1-4μm且平均长径比为5。
实施例3
(1)将锆盐(2g，氯化锆)、高熔点盐(氯化钠)、氟盐(氟化钾)放入烧杯中，然后加入30mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为10:5:3。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在600℃下烧结6h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉末以及纳米尺寸YSZ粉末进行湿法球磨3h，得到固含量(质量)为30wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在400℃下烧结3h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比32％，喷涂时粒子的温度为2899℃、粒子的飞行速度584m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度范围为1-4μm且平均长径比为5。
实施例4
(1)将锆盐(2g，氧氯化锆)、高熔点盐(硫酸钠)、氟盐(氟化钠)放入烧杯中，然后加入40mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为6:7:2。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在700℃下烧结5h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉末以及纳米尺寸YSZ粉末进行湿法球磨4h，得到固含量(质量)为40wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在500℃下烧结2h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比25％，喷涂时粒子的温度为2924℃、粒子的飞行速度587m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度范围为1-4μm且平均长径比为5。
实施例5
(1)将锆盐(2g，氧氯化锆)、高熔点盐(硫酸钾)、氟盐(氟化钠)放入烧杯中，然后加入50mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为6:10:1。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在800℃下烧结4h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉末以及纳米尺寸YSZ粉末进行湿法球磨5h，得到固含量(质量)为50wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在600℃下烧结0.5h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比23％，喷涂时粒子的温度为2983℃、粒子的飞行速度589m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度范围为1-4μm且平均长径比为5。
实施例6
(1)将锆盐(2g，氯化锆)、高熔点盐(氯化钠)、氟盐(氟化钾)放入烧杯中，然后加入60mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为8:5:1。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在900℃下烧结3h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉体以及纳米尺寸YSZ粉体进行湿法球磨6h，得到固含量(质量)为40wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在300℃下烧结4h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比21％，喷涂时粒子的温度为2999℃、粒子的平均飞行速度592m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度为1-4μm且平均长径比为4。
实施例7
(1)将锆盐(2g氯化锆)、高熔点盐(硫酸钠)、氟盐(氟化钾)放入烧杯中，然后加入70mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为10:6:2。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在1000℃下烧结2h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉末以及纳米尺寸YSZ粉末进行湿法球磨2h，得到固含量(质量)为30wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在350℃下烧结4h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比18％，喷涂时粒子的温度为3015℃、粒子的平均飞行速度598m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度范围为1-4μm且平均长径比为4。
实施例8
(1)将锆盐(2g，氯化锆)、高熔点盐(硫酸钠)、氟盐(氟化钾)放入烧杯中，然后加入80mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为8:9:2。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在850℃下烧结5h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉末以及纳米尺寸YSZ粉末进行湿法球磨3h，得到固含量(质量)为20wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在450℃下烧结4h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比15％，喷涂时粒子的温度为3044℃、粒子的平均飞行速度606m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度为1-4μm且平均长径比为4。
实施例9
(1)将锆盐(2g，氧氯化锆)、高熔点盐(硫酸钾)、氟盐(氟化钠)放入烧杯中，然后加入35mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为7:10:3。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在750℃下烧结7h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉末以及纳米尺寸YSZ粉末进行湿法球磨4h，得到固含量(质量)为50wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在550℃下烧结3h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比15％，喷涂时粒子的温度为3070℃、粒子的平均飞行速度610m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度为1-4μm且平均长径比为5。
实施例10
(1)将锆盐(2g，氧氯化锆)、高熔点盐(硫酸钠)、氟盐(氟化钾)放入烧杯中，然后加入55mL的无水乙醇，得到前驱体悬浊液。锆盐、高熔点盐与氟盐的最佳质量比例为9:5:1。
(2)对前驱体悬浊液进行分散、搅拌均匀、干燥，得到前驱体。
(3)随后将前驱体在950℃下烧结3h、抽滤、干燥，得到含有棒状和须状氧化锆粉体。
(4)将含有棒状和须状氧化锆粉体以及纳米尺寸YSZ粉体进行湿法球磨5h，得到固含量(质量)为35wt.％的浆料。
浆料在喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末。
将复合粉末在600℃下烧结1h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体(GH4169)上沉积金属粘接层(CoCrAlY)、陶瓷层(YSZ/ZrO2)，其中，未熔颗粒占比13％，喷涂时粒子的温度为3094℃、粒子的平均飞行速度617m/s、金属粘接层的厚度为100μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200μm。
其中，热障涂层内棒状或须状氧化锆的长度为1-4μm且长径比为5。
实施例1-10的数据参数，参见表1。
表1自粘热障涂层制备的具体实施例参数
Figure RE-GDA0003405291340000121
Figure RE-GDA0003405291340000131

Claims (6)

1.一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将锆盐、高熔点盐与氟盐加入到容器中、加入无水乙醇，得到前驱体悬浊液；锆盐、高熔点盐与氟盐的质量比为(5-10):(5-10):(1-3)；
(2)对前驱体悬浊液进行搅拌均匀后干燥，得到前驱体；
(3)将前驱体进行烧结，得到含有棒状和须状氧化锆粉体；棒状或须状氧化锆的长度为1-4μm，长径比为5-30；
(4)将步骤(3)所制备的棒状或须状氧化锆和纳米氧化钇稳定氧化锆粉体按照质量比为1：(3-4)进行喷雾造粒，得到YSZ/ZrO2复合粉体；
(5)利用高能等离子束喷射技术依次在基体上沉积金属粘接层和YSZ/ZrO2陶瓷层，形成具有自粘性的多模结构热障涂层；沉积时粒子的温度为2800-3100℃、粒子的飞行速度500-600m/s；金属粘接层的厚度为100-150μm，YSZ/ZrO2陶瓷层的厚度为200-300μm；
锆盐为氧氯化锆或氯化锆；
高熔点盐为硫酸钾、氯化钠或硫酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，其特征在于，氟盐为氟化钠或氟化钾。
3.根据权利要求1所述的一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，其特征在于，锆盐与无水乙醇的比为2g:20-80mL。
4.根据权利要求1所述的一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，其特征在于，烧结的温度为500-1000℃，时间为2-8h。
5.根据权利要求1所述的一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，其特征在于，步骤(4)的具体过程为：
4.1)将含有棒状和须状氧化锆粉末和纳米尺寸的YSZ粉末进行湿法球磨2-6h，得到浆料；
4.2)将浆料进行喷雾造粒，得到直径范围为10-100μm的复合粉末；
4.3)将复合粉末在300-600℃下烧结0.5-5h，得到YSZ/ZrO2复合粉体。
6.根据权利要求1所述的一种具有自粘性的多模结构热障涂层制备方法，其特征在于，基体为GH4169、GH3625、GH3044、GH3030、单晶DD3、DD5、DD6或单晶CMSX-6，金属粘接层为NiCrAlY、CoCrAlY或NiCoCrAlY。
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