[发明专利]一种喷涂方式制备的燃气轮机叶片热障涂层

说明书

本发明属于热障涂层技术领域，具体涉及一种喷涂方式制备的燃气轮机叶片热障涂层，包括高温基体，所述高温基体上侧喷涂有扩散成，所述扩散成上侧喷涂有粘接层，所述粘接层上侧喷涂有氧化膜层，所述氧化膜层上侧喷涂有陶瓷层，所述粘接层由Co、Ni、Cr、Al、Y金属粉末或者合金粉末组成。其制备方法为，步骤一：将高温基体表面除油、水洗、烘干，用50～100目刚玉行喷砂粗化处理，去除浮尘，形成粗糙表面；步骤二：将粘接层的各粉末在200～250℃下保温3～5h，充分软化粉末；步骤三：采用冷喷涂方法在基体表面制备粘结层；步骤四：粘结层表面采用等离子工艺喷涂获得陶瓷面层；步骤五：将完整热障涂层在真空热处理。

技术领域

本发明属于热障涂层技术领域，具体涉及一种喷涂方式制备的燃气轮机叶片热障涂层。

背景技术

燃气轮机叶片是燃气轮机的重要热端部件，其工作温度决定着燃气轮机的热效率，因此其承受着最苛刻的工作环境。如何提高燃气轮机叶片在包括腐蚀和氧化等严酷服役环境下的热效率是燃气轮机发展的主要方向。目前普遍采用的技术是叶片表面制备热障涂层。典型的热障涂层由部分氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）陶瓷面层和MCrAlY粘结层构成，而粘结层质量好坏决定着整个热障涂层高温抗氧化性能的优劣。传统技术中一般采用低压等离子喷涂（LPPS）或者超音速火焰喷涂（HVOF），其成分和先进的制备工艺被国外所掌握。

现有的热喷涂制备热障涂层粘结层孔隙率高、涂层致密性不够。

冷喷涂技术（Gas Dynamic Spray，GDS）是近年来发展起来的一种涂层制备技术；冷喷涂的理论基础是：压缩气体（空气、N₂、He）加热到一定温度（小于600℃），并通过压缩气体加速金属粒子到临界速度（超音速），金属粒子撞击到基体表面后发生剧烈塑性变形。金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着，整个过程金属粒子没有被融化；获得的涂层致密性好，孔隙率低，厚度易于控制。

发明内容

针对上诉背景技术所提出的问题，本发明的目的是：旨在提供一种喷涂方式制备的燃气轮机叶片热障涂层。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种喷涂方式制备的燃气轮机叶片热障涂层，包括高温基体，所述高温基体上侧喷涂有扩散成，所述扩散成上侧喷涂有粘接层，所述粘接层上侧喷涂有氧化膜层，所述氧化膜层上侧喷涂有陶瓷层，所述粘接层由Co、Ni、Cr、Al、Y金属粉末或者合金粉末组成，其中各组分百分比质量比为Ni：30～32%，Cr：30～32%，Al：7～9%，Y：0.5～0.8%，Co为余量，所述陶瓷层为8YSZ陶瓷层。

作为本发明的一种优选方案；所述粘接层的厚度尺寸为100～150μm，所述粘接层中各组分的粉末粒径范围20～50μm。

作为本发明的一种优选方案；所述粘接层中各组分百分比质量比为Ni：32%，Cr：32%，Al：8%，Y：0.5%，Co为余量。

作为本发明的一种优选方案；所述高温基体为GTD111或MGA1400高温基体。

作为本发明的一种优选方案；所述燃气轮机叶片热障涂层的制备方法，包括以下步骤，

步骤一：将高温基体表面除油、水洗、烘干，用50～100目刚玉行喷砂粗化处理，去除浮尘，形成粗糙表面；

步骤二：将粘接层的各粉末在200～250℃下保温3～5h，充分软化粉末；

步骤三：采用冷喷涂方法在基体表面制备粘结层，其中参数为：工作气体N₂，喷涂压力2.5～3MPa，温度500～600℃，喷涂距离为8～10 mm，喷枪移动速度为60～80mm/s，送粉速率在18～20g·min^-1；