[发明专利]一种高韧稀土磷酸盐/锆酸盐复合热障涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种高韧稀土磷酸盐/锆酸盐复合热障涂层，其特征在于：涂层自基体而上依次为粘结层、第一陶瓷层和第二陶瓷层；所述的粘结层的材料选用MCrAlX合金，其中M＝Ni或Co或两者组合物，X＝Y、Hf、Pt中的一种或两种组合物；第一陶瓷层的材料选用YSZ涂层；第二陶瓷层的材料选用REPO₄/Ln₂Zr₂O₇复合陶瓷材料，其中RE和Ln为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd中任意一种稀土元素，RE和Ln的元素可相同或不同。

2.如权利要求1所述的热障涂层，其特征在于：REPO₄掺杂范围为5～50mol％。

3.如权利要求1所述的热障涂层，其特征在于：粘结层厚度30～60μm，第一陶瓷层厚度80～150μm，第二陶瓷层厚度80～150μm。

4.根据权利1所述的热障涂层，其特征在于第一陶瓷层的厚度等于第二陶瓷层厚度。

5.权利要求1的一种高韧稀土磷酸盐/锆酸盐复合热障涂层制备方法，其特征在于：包括如步骤下：

第一步，基体前处理；

第二步，制备MCrAlX粘结层；

第三步，制备第一陶瓷层YSZ和第二陶瓷层REPO₄/Ln₂Zr₂O₇。

6.根据权利要求5所述制备方法；其特征在于，第三步中第一陶瓷层、第二陶瓷层采用电子束物理气相沉积法或大气等离子喷涂法。

7.根据权利要求6所述制备方法；其特征在于，第三步采用电子束物理气相沉积法制备第一陶瓷层的和第二陶瓷层，具体步骤包括

A)制备第一陶瓷层YSZ和第二陶瓷层REPO₄/Ln₂Zr₂O₇沉积靶材；

B)沉积第一陶瓷层YSZ和第二陶瓷层REPO₄/Ln₂Zr₂O₇；

将两种靶材放进电子束物理气相沉积设备的坩埚中，设置沉积第一陶瓷层YSZ的工艺参数：真空度10^-4～10^-3Pa，沉积过程中待沉积的样品温度900±20℃，基体转速10～15rpm，沉积速率2.5～4.0mm/min，调整高能电子束将YSZ靶材融化，靶材蒸发、沉积，形成第一陶瓷层，本发明选择的沉积时间32～38min，得到厚度80～150μm的第一陶瓷层；

设置沉积第二陶瓷层REPO₄/Ln₂Zr₂O₇的工艺参数，沉积过程中待沉积的样品温度900±20℃，基体转速10～15rpm，沉积速率2.5～4.0mm/min，调整高能电子束将REPO₄/Ln₂Zr₂O₇靶材融化，靶材蒸发、沉积，形成第一陶瓷层，本发明选择的沉积时间32～38min，得到厚度80～150μm的第二陶瓷层。

8.根据权利要求6所述制备方法其特征在于，第三步采用大气等离子法制备第一陶瓷层的和第二陶瓷层，具体步骤包括

A)制备第一陶瓷层YSZ和第二陶瓷层REPO₄/Ln₂Zr₂O₇喷涂粉末；

B)喷涂第一陶瓷层YSZ和第二陶瓷层REPO₄/Ln₂Zr₂O₇；

a)喷涂第一陶瓷层YSZ的工艺参数设定如下：电压55～70V，电流550～700A，主气体Ar流量40～60L/min，H₂流量2～8L/min，送粉率20～30g/min，喷枪横向移动速率为200～300mm/s，火焰喷口与基体的距离100～120mm；

b)喷涂第二陶瓷层REPO₄/Ln₂Zr₂O₇的工艺参数设定如下：电压50～65V，电流500～650A，主气体Ar流量30～50L/min，H₂流量5～15L/min，送粉率20～30g/min，喷枪横向移动速率为200～300mm/s，火焰喷口与基体的距离100～120mm。