[发明专利]一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层及其制备方法

说明书

本发明一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层及其制备方法，该制备方法包括：配置混合溶液；将过量氨水逐步滴加于混合溶液并持续搅拌直至生成混合白色沉淀；将Nasubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;溶液加入到的白色沉淀中；将硅溶胶加入到上步骤的混合液中；向上步骤得到的混合物中加PVA水溶液；将上步骤中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨；将经过球磨的浆料在喷雾造粒机上进行造粒，去除水分后得到干燥的球状混合粉体；将球状喂料置于送粉器中，通过大气等离子喷涂的方式于金属基板表面进行热喷涂；将涂层在马弗炉中进行热处理，获得高致密的纳米氧化铈稳定氧化锆涂层。本发明可以解决一般的ZrOsubgt;2/subgt;热障涂层致密度低、分布不均匀的问题。

技术领域

本发明属于高温防护技术领域，涉及一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆(CeSZ)热障涂层及其制备方法。

背景技术

热障涂层被广泛应用于先进燃气轮机和柴油机等高温金属部件进行热防护，以提高发动机效率及性能。通过将热障涂层沉积在金属或合金的表面，可对基底材料起到隔热作用，降低基底温度，使涡轮叶片能在高温下运行。

ZrO₂是目前广泛使用的热障涂层材料。但单一的ZrO₂在服役过程中随着温度的变化会产生相变，同时伴随着体积的变化，加速了涂层的剥落。因此，通常将Sm₂O₃、Sc₂O₃、Yb₂O₃、CeO₂、La₂O₃、Gd₂O₃、TiO₂等中的一种或多种稳定剂融入到ZrO₂晶格中，来提高涂层的稳定性和使用寿命。目前，ZrO₂涂层通常是利用压缩空气将球状ZrO₂喂料吹进高温喷枪，经熔化或半熔化后击打在工件表面，冷却凝固后形成涂层。但由于ZrO₂的熔点较高，且在火焰中停留的时间较短，通常会造成ZrO₂颗粒不能完全熔化，从而导致制备出的ZrO₂热障涂层致密度不高、颗粒分布不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆(CeSZ)热障涂层及其制备方法。通过引入玻璃改性剂，填充涂层内部孔隙，获得高致密的纳米氧化铈稳定氧化锆(CeSZ)热障涂层，可以解决一般的ZrO₂热障涂层致密度低、分布不均匀的问题。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，按设定比例配置ZrOCl₂·8H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O混合溶液；

步骤2，将过量氨水逐步滴加于步骤1中的混合溶液并持续搅拌直至生成的Zr(OH)₄和和Ce(OH)₃的混合白色沉淀；

步骤3，配制设定比例的Na₂CO₃溶液，并将其加入到步骤2的白色沉淀中；

步骤4，配制设定比例的硅溶胶，并将其加入到步骤3的混合液中；

步骤5，向步骤4得到的混合物中加PVA水溶液；

步骤6，将步骤5中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨；