[发明专利]双层热障/高温低红外发射率一体化涂层、带涂层的金属复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种带涂层的金属复合材料的制备方法，所述带涂层的金属复合材料包括高温金属合金基底以及涂覆于所述高温金属合金基底表面的涂层；所述涂层为多层叠加结构，所述多层叠加结构由内至外依次包括金属黏结层、热障陶瓷内层、热障陶瓷外层以及低红外发射率层，所述热障陶瓷内层为La₂Zr₂O₇-8YSZ混合物层，其中，La₂Zr₂O₇粉末占混合物的质量分数不超过45%，所述热障陶瓷外层为稀土锆酸盐层，所述低红外发射率层为含有导电相AuPt合金粉的Bi₂O₃-Al₂O₃-ZrO₂-CaO-SiO₂系玻璃涂层；

其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

（1）将高温金属合金基底置于喷砂机中进行喷砂处理；

（2）采用大气等离子喷涂工艺在喷砂后的高温金属合金基底表面涂覆金属黏结层；

（3）将热障陶瓷内层材料通过大气等离子喷涂工艺涂覆在步骤（2）得到的金属黏结层表面得到热障陶瓷内层；

（4）将热障陶瓷外层材料通过大气等离子喷涂工艺涂覆在步骤（3）得到的热障陶瓷内层表面得到热障陶瓷外层；

（5）通过空气喷涂-烧结工艺将低红外发射率涂料涂覆在步骤（4）得到的热障陶瓷外层表面得到低红外发射率层，即得到上述带涂层的金属复合材料；

所述热障陶瓷内层材料的制备方法包括以下步骤：

将氧化锆与氧化钇粉末经过高温热处理，按照化学计量比将氧化锆与氧化钇、去离子水依次加入球磨罐中，通过湿法球磨工艺混合后得到陶瓷浆料；将陶瓷浆料经过干燥处理，并将干燥的粉末研磨细化，通过筛分后的粉末再进行高温固相合成反应从而得到8YSZ陶瓷粉末；

以硝酸镧与氧氯化锆为原料，水与乙醇为混合溶剂，醋酸为水解催化剂和螯合剂，采用溶胶凝胶法合成La₂Zr₂O₇溶胶，按照化学计量比将上述原料依次加入反应容器中，密封后水浴恒温搅拌反应，再静置陈化，最后通过干燥-热处理后获得纳米La₂Zr₂O₇粉末；

将步骤中合成的纳米La₂Zr₂O₇粉末与步骤中得到的8YSZ陶瓷粉末混合，依次加入去离子水、阿拉伯树胶粉与柠檬酸三铵，通过球磨工艺混合均匀，采用喷雾干燥工艺制备出得到类球形La₂Zr₂O₇-8YSZ热喷涂粉末，即为热障陶瓷内层材料；

上述步骤中，氧化锆与氧化钇粉末高温热处理温度为1000~1400℃，热处理时间为2~10h；所述球磨工艺为在卧式球磨机上混合，去离子水：陶瓷粉末：氧化锆球质量比为1：1：3，所述卧式球磨机的转动速度为400～600r/min，搅拌时间为24～96h；陶瓷浆料经过干燥处理时温度为90~120℃，干燥时间为10~48h；研磨后的粉末经过100~200目筛分处理；高温固相合成反应时控制合成反应温度为1200~1600℃，反应时间为24~72h；

上述步骤中，溶胶凝胶法合成La₂Zr₂O₇溶胶时控制反应体系中金属阳离子的摩尔浓度为0.01~0.05mol/L；水与乙醇体积比为（30~100）：（0~70），硝酸镧与氧氯化锆中金属阳离子与醋酸的摩尔比为1：（1~5）；水浴恒温搅拌反应的反应温度为50~80℃，反应时间为4~24h，静置陈化时间为12~48h；干燥-热处理时控制干燥温度为60~120℃，干燥时间为3~12h，热处理温度为800~1200℃，热处理时间为2~12h；

上述步骤中，依次加入去离子水、阿拉伯树胶粉与柠檬酸三铵时，控制去离子水的质量分数为45~65%，阿拉伯树胶粉的质量分数为1~3.8%，柠檬酸三铵的质量分数为0.5~4%，余量为纳米La₂Zr₂O₇粉末；喷雾干燥工艺的参数为：出口温度为100~150℃，进口温度为200~280℃，浆料送料速度为1.5~6.5L/min，雾化盘转速为13000~23000r/min。