[发明专利]一种液相法喷涂工艺制备晶须增韧复合涂层的方法

说明书

本发明公开一种液相法喷涂工艺制备晶须增韧复合涂层的方法，属于纳米热防护涂层制备领域，将晶须与陶瓷基纳米粉体混合后加入到溶剂中，然后加入分散剂和柔软剂得到悬浮液，将悬浮液球磨后，通过离心雾化器喷出，雾化的悬浮液在等离子喷涂的等离子体热源作用下熔化并撞击基体表面，得到晶须增韧复合陶瓷涂层。该方法制备周期短，工艺简单，易于控制，可大规模生产，具有广阔的应用市场。

技术领域

本发明属于涂层制备技术领域，具体涉及一种液相法喷涂工艺制备晶须增韧复合涂层的方法。

背景技术

热障涂层广泛应用于航空发动机、燃气轮机、高端控制阀等热端部件表面，是具有热防护和热阻挡作用的功能化涂层。热障涂层的应用大大提升了发动机的使用寿命和热效率。但是由于陶瓷涂层其自身脆性大、断裂韧性低的特性，使其在长期服役的过程中不可避免的发生开裂，随着裂纹的扩展最终导致涂层剥落失效。随着更高推重比、传热比的要求，传统的陶瓷涂层日益的满足不了未来发展的需求。晶须可以通过侨联、偏转、拔出等效应被广泛地应用于陶瓷材料的增韧，可以有效地解决涂层脆性过大而导致的涂层开裂及裂纹扩展问题。但是目前热障涂层中晶须掺杂复合涂层可依赖的技术手段如CVD、PVD等存在设备要求高、技术实施难度大、成本较高、工艺过程不易控制、成功率较低等问题难以进行工业化应用。

发明内容

本发明针对晶须掺杂复合涂层制备困难而提供一种原料成本低、工艺简单、易于控制、可大规模工业应用的液相法喷涂制备晶须增韧复合涂层的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种液相法喷涂工艺制备晶须增韧复合涂层的方法，将晶须与陶瓷基纳米粉体混合后加入到溶剂中，然后加入分散剂和柔软剂得到悬浮液，将悬浮液球磨后，通过离心雾化器喷出，雾化的悬浮液在等离子喷涂的等离子体热源作用下熔化并撞击基体表面，得到晶须增韧复合陶瓷涂层。

本发明进一步的改进在于，晶须与纳米粉体材料混合时，晶须的质量百分数为10％～90％。

本发明进一步的改进在于，晶须为碳化硅、氧化锆、氮化硅、莫来石或氧化铝，晶须的长径比为5-100。

本发明进一步的改进在于，陶瓷基纳米粉体为纳米级的氧化钇稳定氧化锆、稀土锆酸盐、铈酸镧、钽酸钇、LaMgAl₁₁O₁₉或Y₃Al₅O₁₂。

本发明进一步的改进在于，稀土锆酸盐为锆酸镧、锆酸铈、锆酸钪或锆酸钇。

本发明进一步的改进在于，溶剂为蒸馏水和/或乙醇；分散剂为柠檬酸三铵或聚丙烯氨酸，柔软剂为PEG-1000。

本发明进一步的改进在于，悬浮液中晶须与纳米粉体总质量含量为10～60％；分散剂和柔软剂的质量均为悬浮液质量的0.1～2％。

本发明进一步的改进在于，球磨前先对悬浮液超声分散进行球磨，球磨时采用的球磨机转速为200～400r/min，球磨时间为4～24h；球磨后的悬浮液通过蠕动泵传送给离心雾化器，蠕动泵的转速为1～300ml/min。

本发明进一步的改进在于，离心雾化器的离心雾化喷嘴的进气孔外孔压力为0.5～3MPa，内孔压力为0.5～3MPa。

本发明进一步的改进在于，等离子喷涂的喷涂参数如下：喷涂电压为80～130V、电流为300～500A、主汽流量为50～200slpm、辅气流量为15～30slpm、喷涂距离为50～110mm。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：