[发明专利]一种长寿命热障涂层的制备方法

说明书

本发明公开一种长寿命热障涂层的制备方法，属于航空发动机涡轮叶片热障涂层技术领域，通过成本较低的气相渗Al方法制备热障涂层的粘结层，制备粘结层时处于惰性气氛中，保温并真空热处理，通过电子束气相沉积方法制备热障涂层的陶瓷层，利用气相渗Al方法代替电弧离子镀方法制备热障涂层的粘结层，使得涂层加工成本大幅度降低，制备得到的气相渗Al粘结层具有更高的Al含量，沉积陶瓷涂层后，涂层抗热震性能更高，寿命大幅度提升。

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮叶片热障涂层技术领域，具体为一种长寿命热障涂层的制备方法。

背景技术

由于电子束物理气相沉积(EB-PVD)技术具有涂层化学成分易于精确控制、可得到柱状晶组织、涂层与基体结合强度高等优点，已经广泛应用于多种涡轮叶片高温防护涂层的制备加工，显著提高了涡轮叶片的抗高温氧化和抗腐蚀性能、隔热性能，延长了发动机工作寿命。

但是，涡轮叶片热障涂层制备工艺包括电弧离子镀涂层金属底层，电子束气相沉积陶瓷面层，该类型涡轮叶片热障涂层体系制备费用较高，特别是电弧离子镀金属靶材费用较高。因此，亟需开发成本较低的热障涂层制备方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种长寿命热障涂层的制备方法，制备成本低，使用寿命长。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种长寿命热障涂层的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，称取FeAl粉渗剂和NH₄Cl催化剂，在100℃～200℃烘烤，得到气相渗Al渗剂，其中，FeAl粉渗剂和NH₄Cl催化剂的质量比为(10:1)～(500:1)；

步骤S2，将待处理工件和步骤S1中制备的气相Al渗剂装入粘结层工装，将待处理工件和步骤S1中制备的气相Al渗剂装入粘结层工装，在惰性气体气氛中，加热至1000～1050℃，保温1-10小时；

步骤S3，将经步骤S2处理的工件在1000～1100℃下进行真空热处理，得到具有气相渗Al粘结层的工件；

步骤S4，将步骤S3中得到的工件进行电子束气相沉积，使其表面形成陶瓷面层；

步骤S5，在真空度小于5×10^-2Pa，温度1000～1050℃的条件下进行扩散处理，得到一种低成本长寿命热障涂层。

可选的，步骤S1之前还包括，对工件待处理工件进行湿吹砂和超声波清洗。

可选的，步骤S1中，通过马弗罐进行气相渗Al，渗铝时间为1～10小时。

可选的，步骤S2中，惰性气体气氛通过惰性气体置换空气得到，包括：

抽真空至1～100Pa，然后通入惰性气体至0.1～1MPa，重复至少5次，最后通入惰性气体至0.05～1MPa。

可选的，步骤S3中真空热处理的时间为1～10小时。

可选的，步骤S4之前还包括，对经步骤S3处理后的工件进行湿吹砂和超声波清洗处理。

可选的，步骤S4中，对工件进行电子束气相沉积时，电子束加热温度为800～900℃，蒸发束流为1.0～2.0A，旋转速度为5～25rpm，沉积时间为10～30min。

可选的，步骤S5中，扩散处理时时间为1～5小时。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：