[发明专利]一种抗CMAS侵蚀的热障涂层材料及其制备工艺

权利要求书

1.一种抗CMAS侵蚀的热障涂层材料，其特征在于，在超合金基板上，由下到上依次包括以下组成：粘结层(1)、YSZ陶瓷涂层(2)、自损涂层(3)；所述自损涂层厚度为30-80μm，孔隙率为15％-20％，由Si₂N₂O颗粒构成，颗粒粒径范围在1.2-10μm之间；所述热障涂层材料总厚度在140-260μm之间。

2.根据权利要求1所述的热障涂层材料，其特征在于，所述YSZ陶瓷涂层厚度为50-120μm；其中YSZ陶瓷由ZrO₂+6-8wt％Y₂O₃组成。

3.根据权利要求1或2所述的热障涂层材料，其特征在于，所述粘结层为MCrAlY层，其中M选择Fe、Co、Ni中的至少一种，Y选自稀土元素；所述粘结层厚度为30-100μm。

4.根据权利要求1-3任一项所述的热障涂层材料，其特征在于，所述Si₂N₂O颗粒包括第一Si₂N₂O颗粒、第二Si₂N₂O颗粒以及第三Si₂N₂O颗粒，所述第一Si₂N₂O颗粒粒径为1.2-2.5μm范围；所述第二Si₂N₂O颗粒为3.5-5.5μm范围；第三Si₂N₂O颗粒粒径为8-10μm范围；其中第一Si₂N₂O颗粒、第二Si₂N₂O颗粒以及第三Si₂N₂O颗粒数量比为2:1:1。

5.根据权利要求1所述的热障涂层材料，其特征在于，所述Si₂N₂O颗粒为片层状。

6.根据权利要求1所述的一种抗CMAS侵蚀的热障涂层材料的制备工艺，其特征在于，主要包括以下步骤：

(1)提供超合金基板：选取超合金基板，对超合金基板表面进行表面预处理；

(2)预制粘结层：采用等离子喷涂物理气相沉积ps-pvd或者电子束物理气相沉积eb-pvd在超合金基板表面预制一层粘结层；

(3)粘结层热处理及吹砂处理：将带有粘结层的超合金基板在1000-1100℃下预氧化2小时；之后进行吹砂处理；

(4)制备YSZ陶瓷层：采用等离子喷涂物理气相沉积ps-pvd或电子束物理气相沉积eb-pvd在粘结层表面制备YSZ陶瓷涂层；

(5)等离子喷涂物理气相沉积法制备自损涂层：将粒径分别为1.2-2.5μm、3.5-5.5μm、8-10μm的三种Si₂N₂O粉末以摩尔比2:1:1的比例混合均匀；使用PS-PVD工艺在YSZ陶瓷涂层表面喷涂自损涂层，厚度为30-80μm。

7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中预处理包括粗化处理、表面清洁处理以及抛光处理；所述粗化处理优选采用46#棕刚玉砂进行喷砂处理，喷砂气压为0.3-0.5MPa，喷砂距离为150-200mm，之后用毛刷将残余砂砾清扫干净；所述表面清洁处理优选采用酒精对表面进行超声清洗，清洗后用压缩空气吹干；所述抛光处理优选对基体进行打磨抛光处理，使表面粗糙度≤3μm。

8.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，步骤(3)中吹砂处理优选采用46#棕刚玉砂进行喷砂处理，喷砂气压为0.2-0.25MPa，喷砂距离为150-200mm，之后用毛刷将残余砂砾清扫干净。