[发明专利]一种镍基合金超高温搪瓷涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温搪瓷涂层技术领域，具体涉及一种镍基合金超高温搪瓷涂层及其制备方法。

背景技术

镍基合金是燃气轮机叶片的重要材料。随着燃气轮机推重比和效率的提高，对镍基合金工作温度的要求也越来越高。搪瓷涂层以氧化物为主，通过成分控制可以改变其物理性能、力学性能和热膨胀系数，而且搪瓷涂层具有很好的热化学稳定性和抗氧化性能，是镍基合金有效的高温抗腐蚀和抗氧化涂层。

文献1(谢冬柏，王福会.MCrAlY/搪瓷复合涂层的抗高温氧化及热腐蚀性能，材料研究学报，2003，17(6):583-589)在K38G合金上、文献2(田秀娟，王福会，李庆芬.搪瓷/NiCrAlY复合涂层的抗高温氧化及热腐蚀行为,中国腐蚀与防护学报，2005，25(6):344-350)在K52合金上制备了搪瓷涂层，其化学组成质量百分比为SiO₂58.26、Al₂O₃7.98、ZrO₂5.29、ZnO9、B₂O₃4.66、CaO3.66、Na₂O3.4、余量其他氧化物，其抗氧化温度达到900℃。为了进一步提高抗氧化温度，文献3(沈明礼，朱圣龙，王福会.镍基高温合金上双层搪瓷-陶瓷复合涂层1000℃氧化机理，腐蚀科学与防护技术，2012，24(1):10-14)在K38G合金上制备了双层搪瓷-陶瓷复合涂层，搪瓷涂层的化学组成为质量比为1:1的搪瓷釉料与刚玉粉末和质量比为1:1的搪瓷釉料与石英粉末，搪瓷釉料成分同文献2，其抗氧化温度达到1000℃。《中国航空材料手册》第9卷报道了一种高温搪瓷涂层，其化学组成质量份为玻璃料70、Cr₂O₃30、粘土5、水70，其中玻璃料的化学组成质量百分比为SiO₂43.0、BaO42.5、CaO4.0、ZnO5.0、BeO2.5、MoO₃3.0，其在GH39合金上的抗氧化温度达到1100℃。然而，这些搪瓷涂层不能满足燃气轮机推重比和效率的提高对镍基合金抗氧化保护越来越高的要求，具体表现在抗氧化温度低，搪瓷涂层热膨胀系数低，抗热震性能差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种抗氧化温度更高和抗热震性能更好的镍基合金超高温搪瓷涂层。

本发明的技术方案为：

所述一种镍基合金超高温搪瓷涂层，其特征在于：搪瓷料浆化学组成的质量份分别为：玻璃料：60～65，氧化铝氧化钛复相陶瓷料：35～40，高岭土：4～6，水：65～70。

进一步的优选方案，所述一种镍基合金超高温搪瓷涂层，其特征在于：搪瓷涂层的玻璃料化学组成的质量百分比分数分别为：SiO₂：40～42，BaO：40～42，CaO：4～6，TiO₂：3～5，ZnO：3～4，CeO₂：2～4，CoO：1～2，K₂O：2～3。

进一步的优选方案，所述一种镍基合金超高温搪瓷涂层，其特征在于：搪瓷涂层的氧化铝氧化钛复相陶瓷料化学组成的摩尔比为1:1。

所述一种制备镍基合金超高温搪瓷涂层的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：将摩尔比为1:1的氧化铝和氧化钛烧结制备成复相陶瓷，进行粉碎研磨，得到平均粒径小于10μm的氧化铝氧化钛复相陶瓷料；

步骤2：然后将玻璃料、步骤1所述氧化铝氧化钛复相陶瓷料、高岭土和水混合，进行高能球磨，得到搪瓷料浆；

步骤3：将步骤2所述搪瓷料浆喷涂于经过喷砂处理的镍基合金表面，形成厚度为60～100μm的料浆涂层，进行200℃、1～2小时烘干；

步骤4：将步骤3中烘干后的镍基合金搪瓷料浆涂层放入1190℃的马弗炉中，烧结5分钟后取出，在镍基合金表面得到超高温搪瓷涂层。

进一步的优选方案，所述一种制备镍基合金超高温搪瓷涂层的方法，其特征在于：步骤1、步骤2中所述玻璃料、氧化铝氧化钛复相陶瓷料、高岭土的质量纯度均不小于99.9％。

进一步的优选方案，所述一种制备镍基合金超高温搪瓷涂层的方法，其特征在于：步骤2中所述水为去离子水。

进一步的优选方案，所述一种制备镍基合金超高温搪瓷涂层的方法，其特征在于：步骤2中所述高能球磨的转速为160～200转/分钟、时间为2～4小时。

有益效果