專利名稱：高韌性長(zhǎng)壽命氧化物陶瓷隔熱涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面的涂覆處理工藝，特別提供了一種高韌性長(zhǎng)壽命氧化物陶瓷隔熱涂層。
應(yīng)用隔熱涂層降低金屬構(gòu)件的使用溫度的技術(shù)已有十余年的歷史。早期的工作結(jié)果表明，在發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件上施加一層ZrO2涂層，可提高部件的使用溫度，但是由于ZrO2與金屬的熱膨脹系數(shù)不匹配，以及ZrO2隨溫度變化而發(fā)生相變導(dǎo)至體積改變，使涂層容易開(kāi)裂。后來(lái)，人們對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)先以CaOMgO，后以Y2O3做為穩(wěn)定劑，使ZrO2不發(fā)生或很少發(fā)生相交，這樣使涂層的使用壽命得到提高。但是，由于ZrO2的熱膨脹系數(shù)仍較低(相對(duì)金屬而言)，特別是在較高的溫度下，二者的熱膨脹系數(shù)差距較大。因而涂層的壽命(至開(kāi)裂剝落時(shí)間)不能滿足實(shí)際使用要求。另外由于ZrO2+Y2O3在高溫下對(duì)氧離子的擴(kuò)散阻力很小(是氧離子的快離子導(dǎo)體)，因而氧離子易透過(guò)表面陶瓷層而達(dá)到金屬表面，金屬表面氧化形成的氧化物使ZrO2層被凸起乃至剝落。
本發(fā)明的目的在于提供一種壽命更長(zhǎng)且高溫下對(duì)氧離子的擴(kuò)散阻力較大的陶瓷隔熱涂層。
本發(fā)明提供了一種高韌性長(zhǎng)壽命氧化物陶瓷隔熱涂層，其特征在于該涂層系在原有ZrO2Y2O3隔熱涂層的基礎(chǔ)上，再涂0.1～0.25mm厚的Si、Al、Sr等的氧化物作改性劑，通過(guò)高能量激光束表面重熔得到的，其中的改性劑成份為(重量百分比)SiO2Al2O3SrO10～5010～5010～50激光功率溫度1～10KW/mm2。
涂覆層中還可添加2～10％的ZnO，本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)(1)涂層表面的高溫塑性好，主要是由于改性劑的作用提高了高溫塑性，使得熱膨脹系數(shù)不匹配產(chǎn)生的熱應(yīng)力得以降低或消除；(2)涂層表面致密性提高顯著，由于激光重熔的密實(shí)作用，使得涂層表面結(jié)構(gòu)致密消除了涂層空隙，由于表面快速熔化-凝固而形成非晶態(tài)組織，使得氧離子的沿晶界擴(kuò)散或體擴(kuò)散受到阻礙，降低了金屬表面氧化速率；(3)涂層表面光滑，對(duì)熱輻射的反射作用較大，提高了涂層的隔熱效果；(4)使用壽命得到顯著提高。
由于使用壽命得到顯著提高，對(duì)飛機(jī)的飛行壽命及飛行安全可靠性都得到充分保證。同時(shí)，也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)大修次數(shù)，提高了葉片等高溫關(guān)鍵部件的使用壽命(據(jù)統(tǒng)計(jì)，飛行事故中的25％以上是由于發(fā)動(dòng)機(jī)故障所造成的)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
下面通過(guò)實(shí)施例詳述本發(fā)明實(shí)施例1(1)鎳基高溫合金表面除油、除污和粗化；(2)等離子噴涂NiCrAlYTa合金涂層0.15mm；(3)等離子噴涂ZrO2+(6～8％)Y2O3陶瓷涂層0.25mm；(4)陶瓷涂層表面浸涂0.1mm厚增韌改性劑(40％SiO2+30％Al2O3+30％SrO)烘干；(5)激光表面熔融處理(功率密度4KW/mm2)；(6)1000℃冷熱循環(huán)考核，結(jié)果如表1表1一般隔熱涂層和新發(fā)明涂層壽命<
>實(shí)施例2
(1)鎳基高溫合金表面除油、除污和粗化；(2)等離子噴涂NiCrAlYTa合金涂層0.15mm；(3)等離子噴涂ZrO2+(6～8％)Y2O3陶瓷涂層0.25mm；(4)陶瓷涂層表面浸涂0.25mm厚增韌改性劑(40％SiO2+25％Al2O3+35％SrO)烘干；(5)激光表面熔融處理(功率密度4KW/mm2)；(6)1000℃冷熱循環(huán)考核，結(jié)果如表2表2一般隔熱涂層和新發(fā)明涂層壽命
實(shí)施例3(1)鎳基高溫合金表面除油、除污和粗化；(2)等離子噴涂NiCrAlYTa合金涂層0.15mm；(3)等離子噴涂ZrO2+(6～8％)Y2O3陶瓷涂層0.25mm；(4)陶瓷涂層表面浸涂0.1mm厚增韌改性劑(38％SiO2+30％Al2O3+30％SrO+2％ZrO)烘干；(5)激光表面熔融處理(功率密度4KW/mm2)；(6)1000℃冷熱循環(huán)考核，結(jié)果如表3表3一般隔熱涂層和新發(fā)明涂層壽命
權(quán)利要求
1.一種高韌性長(zhǎng)壽命氧化物陶瓷隔熱涂層，其特征在于該涂層系在原有ZrO2Y2O3隔熱涂層的基礎(chǔ)上，再涂0.1～0.25mm厚的Si、Al、Sr等的氧化物作改性劑，通過(guò)高能量激光束表面重熔得到的，其中的改性劑成份為(重量百分比)SiO2Al2O3SrO10～5010～5010～50激光功率溫度1～10KW/mm2。
2.按權(quán)利要求1所述高韌性長(zhǎng)壽命氧化物陶瓷隔熱涂層，其特征在于涂覆層中還可添加2～10％的ZnO。
全文摘要
一種高韌性長(zhǎng)壽命氧化物陶瓷隔熱涂層，其特征在于該涂層系在原有ZrO
文檔編號(hào)C04B41/89GK1137503SQ95110278
公開(kāi)日1996年12月11日 申請(qǐng)日期1995年6月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月7日
發(fā)明者陳全芳, 苑珂琦, 王茂才, 馬信清, 彭曉, 沈嘉年, 李鐵藩, 喻家慶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬腐蝕與防護(hù)研究所