[发明专利]等离子喷涂用的高温可磨耗封严涂层材料

说明书

技术领域

本发明涉及涂层材料，特别是涉及可用于等离子热喷涂的高温可磨耗封严涂层材料。

背景技术

目前，国内外适用于发动机封严的可磨耗封严涂层已有20多种，其中：有以AlSi- 聚酯、AlSi-石墨、Ni-石墨等为代表的低温可磨耗封严涂层，其使用温度一般在500℃以 下；有以Ni-硅藻土、NiCrAl-膨润土、NiCrAl-hBN等为代表的中温可磨耗封严涂层，其 使用温度一般在900℃以下。随着涡轮压缩空气温度的提高，用于涡轮机部位的封严涂层 使用温度已达1000～1350℃，对封严涂层的抗热震性、抗冲蚀磨损性及化学稳定性等提 出了更高的要求。一般的以金属或合金材料为基相的中低温封严涂层在这样高的温度下已 软化失效，因此高温可磨耗封严涂层的研究已成为目前国内外封严涂层研究领域的热点。

这种高温可磨耗封严涂层以陶瓷(一般为ZrO₂)为基相。国外，已研究了多种高温可 磨耗封严涂层材料，有些如SM2395、SM2460等已实现商品化。然而，以往研究的高温 封严涂层多是以微米ZrO₂为基相，以纳米ZrO₂为基相的封严涂层的研究则很少。国内， 开发了以微米ZrO₂为基相的高温封严涂层，但涂层的可磨耗性在长期服役条件下还存在 明显的缺陷。可见在国内，研究可磨耗性好、抗冲蚀磨损性强、化学稳定性及抗热震性好 的高温封严涂层具有重要的理论和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有优异性能的等离子喷涂用的高温可磨耗 封严涂层材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的等离子喷涂用的高温可磨耗封严涂层材料，按质量百分比计，主要由以 下原料制成：纳米氧化锆75～90％，纳米α-Al₂O₃ 5～20％，hBN 1～3％，聚苯酯4～ 7％；其中，纳米氧化锆和纳米α-Al₂O₃作耐高温的基相材料，hBN为固体润滑剂，聚苯 酯为造孔材料。

上述原料的粒度分别为：纳米氧化锆20～60nm，纳米α-Al₂O₃ 15～30nm；hBN 0.5～2μm；聚苯酯6～10μm。纳米氧化锆是指纳米氧化钇部分稳定的氧化锆(Y-PSZ)。

本发明提供的上述等离子喷涂用的高温可磨耗封严涂层材料，由包括以下步骤的方法 制成：

(1)配料：先按上述配比称取纳米氧化锆、纳米α-Al₂O₃、hBN和聚苯酯，然后将 其混合均匀，配制成原料粉末；

(2)混料：取相当于原料粉末质量的2～5％的糊精，加入原料粉末中混合均匀，然 后加入相当于原料粉末质量的70～80％的水，调配成料浆；

(3)喷雾造粒：将料浆在喷雾造粒塔内经雾化干燥制成团聚粉末，喷雾造粒塔温度 为140～170℃；

(4)筛分：将团聚粉末过筛，取30～80μm的团聚粉末，即得等离子喷涂用的高温 可磨耗封严涂层材料产品。

本发明提供的上述高温可磨耗封严涂层材料，其作为对涡轮机部位进行封严的涂层的 用途。使用时，该涂层材料可采用等离子喷涂方法涂覆在高温燃气涡轮机部件的表面。

本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：

本发明选用纳米氧化钇部分稳定的氧化锆作基相材料，制备的涂层晶粒度小，没有明 显的层状结构，没有大的喷涂裂纹，因此涂层具有良好的化学稳定性和抗热震性，在 1000℃条件下使用性能稳定。

纳米氧化锆基相材料中加入一定量的纳米α-Al₂O₃，纳米α-Al₂O₃熔点较纳米氧化锆 低，在喷涂过程中较易熔化，因此提高了涂层材料的沉积效率。

纳米氧化锆和纳米α-Al₂O₃能使hBN在涂层中更好地被包覆，因此更能发挥hBN的 润滑减摩作用。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体的实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明 的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1：