申请/专利权人：华东理工大学

申请日：2021-09-16

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN113930705B

主分类号：C23C4/11

分类号：C23C4/11;C23C4/073;C23C4/134;C23C14/30;C23C14/08;C23C28/00;C04B35/66;C04B35/48;C04B35/622

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2022.02.01#实质审查的生效;2022.01.14#公开

摘要：本发明公开了一种长寿命热障涂层材料及其制备工艺、以及一种热障涂层系统及其制备工艺。所述长寿命热障涂层材料为二元稀土共掺杂氧化锆，其化学组成为xYb2O3‑yY2O3‑ZrO2，其中x+y≤6mol.％,x≥3mol.％，所述长寿命热障涂层材料呈现单一四方相氧化锆。根据本发明提供的二元稀土共掺杂氧化锆热障涂层材料有着出色的高温相稳定性和高热膨胀系数，由此材料制备得到的热障涂层系统具有较长热震和热循环寿命，相比传统YSZ热障涂层材料分别提高了10％和20％以上，根据本发明提供的长寿命热障涂层材料以及热障涂层系统可应用于燃气轮机或航空发动机高温金属热端部件的防护。

主权项：1.一种热障涂层系统的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：B1：提供一种长寿命热障涂层材料；B2：将所述长寿命热障涂层材料进行喷雾造粒，干燥处理，制成粒径为15~60μm的高流动性粉末作为陶瓷层粉末；B3：提供一种镍基合金基体，在所述镍基合金基体上喷涂NiCrAlY粉末形成金属粘结层；所述金属粘结层制备过程中的参数为：首先利用喷枪预热基体至380~420℃，然后进行喷涂，喷涂电压为55~65V，喷涂电流为400~600A，主气压力为0.4~0.5MPa，氢气压力为0.2~0.3Mpa，喷枪移动速度为450~550mms，喷涂距离为50~150mm，送粉转速为1.0~1.5rmin；B4：采用喷涂工艺将步骤B2制备的陶瓷层粉末喷涂到步骤B3制备的金属粘结层上，形成陶瓷层，即得，所述陶瓷层为化学组成为xYb2O3-yY2O3-ZrO2的二元稀土共掺杂氧化锆，其中x+y≤6mol.%,x≥3mol.%，呈现单一四方相氧化锆；所述陶瓷层制备过程的参数为：首先利用喷枪将基体预热至480~520℃，然后进行喷涂，喷涂电压为55~65V，喷涂电流为500~700A，主气压力为0.4~0.5MPa，氢气压力为0.2~0.3MPa，喷枪移动速度为100~200mms，喷涂距离为60~100mm，送粉转速为1.3~1.7rmin；其中，所述长寿命热障涂层材料为二元稀土共掺杂氧化锆，其化学组成为xYb2O3-yY2O3-ZrO2,其中x+y≤6mol.%，x≥3mol.%，所述长寿命热障涂层材料呈现单一四方相氧化锆，所述长寿命热障涂层材料的制备工艺包括以下步骤：A1：按一定的摩尔比分别称量Yb2O3、Y2O3、ZrOCl2·8H2O，然后将Yb2O3和Y2O3溶于稀盐酸中，ZrOCl2·8H2O溶于去离子水中，混合制成混合溶液，然后加入聚乙二醇进行分散，磁力搅拌1~2小时得到澄清透明的溶液，得到前驱溶液；A2：将步骤A1所得前驱溶液逐滴加入到氨水溶液中，并保持pH=10.0~11.0，以充分形成沉淀，在原液中陈化24~28小时后，获得沉淀物，然后依次用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤2次；A3：将步骤A2所得沉淀物在1100~1300℃空气气氛中煅烧6~8小时后，冷却至室温，即可获得一种二元稀土共掺杂氧化锆的长寿命热障涂层材料。

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