一种高发射率复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高发射率复合涂层及其制备方法，属于高发射率涂层制备领域。所述复合涂层是由粘结层和陶瓷层组成的复合结构，粘结层材料为NiCrCoAlY，用大气等离子喷涂方法喷涂在合金材料基体上，陶瓷层用大气等离子喷涂方法喷涂在粘结层上。通过选取La

【技术实现步骤摘要】
一种高发射率复合涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种高发射率复合涂层及其制备方法，具体地说，涉及一种含La1-xAxCr1-yByO3的高发射率复合涂层及其制备方法，属于高发射率涂层制备领域。
技术介绍
高发射率涂层是一种以红外辐射换热为主要途径的热防护材料，具有厚度薄、质量轻以及高温条件下稳定性好等优点。目前，国内外对高发射率涂层的研究有了长足的进步，高发射率涂层已被应用在国防、航空航天以及冶金等多个领域。研究表明，钙钛矿型陶瓷材料具有较高的发射率，且通过掺杂改性，其发射率能得到进一步提高。但高发射率的陶瓷面层与金属基体的热膨胀系数差异较大，面层材料易剥落，在其中加入一层粘结层过渡，可与基体和陶瓷涂层之间的热性能和应力相匹配，增大面层材料的结合。等离子喷涂制备的涂层具有较好的耐磨性、防腐性、致密性及结合强度，可应用于高发射率陶瓷涂层的制备。但在高温等离子焰流的作用下，高发射率材料的成分结构可能会发生变化，需要调节喷涂工艺使制备的陶瓷涂层与粉体的物相组成保持一致，进而保证陶瓷材料的高发射率。
技术实现思路
为克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的之一在于提供一种高发射率复合涂层，所述复合涂层结构能有机地把金属材料的强韧性和陶瓷面层材料的高发射率等特性结合起来，粘结层可缓解基体与面层间的热应力，使涂层具有较好的结合性。本专利技术的目的之二在于提供一种高发射率复合涂层的制备方法；通过调控喷涂的参数，使粘结层粉体、陶瓷层粉体先后依次喷涂在基体上，从而得到所述复合涂层，所述方法具有工艺简单、易于控制、生产效率高和成本低等优点。为实现本专利技术的目的，提供以下技术方案。一种高发射率复合涂层，所述复合涂层是由粘结层和陶瓷层组成的复合结构，粘结层直接喷涂在基体上，陶瓷层喷涂在粘结层上。所述基体为合金材料。所述粘结层材料为NiCrCoAlY，厚度为0.04mm～0.10mm。所述陶瓷层材料的化学表达式为La1-xAxCr1-yByO3；其中，A为Ca和Sr中的一种以上，B为Mg、Co和Mn中的一种以上，0.05≤x≤0.3，0.05≤y≤0.3，陶瓷层的厚度为0.04mm～0.3mm。一种本专利技术所述的高发射率复合涂层的制备方法，所述方法步骤如下：(1)对清洁的基体待喷涂表面进行粗糙化处理；(2)对待喷涂的基体进行预热处理；(3)将粘结层材料NiCrCoAlY粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在基体待喷涂表面进行粘结层喷涂；(4)将陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在已喷涂粘结层的基体上进行喷涂，得到本专利技术所述的一种钙钛矿型高发射率涂层。步骤(1)中：可通过本领域现有清洗方法清洁基体待喷涂表面，以去除基体表面附着的灰尘和油污等杂质。优选基体待喷涂表面粗糙度(Ra)达到3μm～7μm。步骤(2)中：优选控制基体温度为100℃～200℃。步骤(3)中：优选粘结层材料NiCrCoAlY粉体的粒径为15μm～45μm。优选采用大气等离子喷涂方法喷涂粘结层，具体参数为：主气氩气流量为90SCFH～120SCFH，辅气氦气流量为8SCFH～12SCFH，载气氩气流量为8SCFH～12SCFH，电流为600A～750A，喷涂距离为70mm～100mm，送粉量为2RPM～4RPM。优选喷涂时，喷枪的喷涂角度为80°～90°。步骤(4)中：优选陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体的粒径为30μm～80μm。优选采用大气等离子喷涂方法喷涂陶瓷层，具体参数为：主气氩气流量为75SCFH～100SCFH，辅气氦气流量为30SCFH～40SCFH，载气氩气流量为6SCFH～10SCFH，电流为750A～850A，喷涂距离为75mm～100mm，送粉量为3RPM～5RPM。优选喷涂时，喷枪的喷涂角度为80°～90°。优选所述陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体的制备方法步骤如下：1)采用干粉混合机将干燥的原料混合均匀；步骤1)中：原料为：①La2O3、②CaO和SrCO3中的一种以上、③Cr2O3以及④MgO、Co2O3和MnO2中的一种以上。优选La2O3、CaO、SrCO3、Cr2O3、MgO、Co2O3和MnO2的纯度均为分析纯。由于所述氧化物易与空气中水分反应生成结晶水，优选以3℃/min～5℃/min的升温速率将含结晶水的La2O3粉末升温至1000℃保温2h～3h以去除结晶水，以3℃/min～5℃/min的升温速率将原料中其他含结晶水的氧化物粉末升温至400℃保温1h～3h以去除结晶水。优选将原料以1200r/min～1600r/min的转速搅拌5min～10min后，静置2min～5min，混合均匀。2)将步骤1)制得的混合均匀的原料以2℃/min～5℃/min的升温速率升至1300℃～1500℃，保温2h～5h，得到不规则棕黑色钙钛矿型高发射率粉体。3)将所述钙钛矿型高发射率粉体、球磨分散剂和粘结剂放入搅拌球磨机中进行球磨，得到稳定悬浮的浆料；步骤3)中：优选以所述钙钛矿型高发射率粉体和球磨分散剂的总体质量为100％计，所述钙钛矿型高发射率粉体的质量分数为40％～50％；以所述钙钛矿型高发射率粉体的总体质量为100％计，粘结剂的质量分数为0.5％。优选球磨分散剂为去离子水。优选球料质量比为4:1。优选球磨转速为150r/min～180r/min，球磨时间为3h～6h。优选氧化锆作为磨球。4)将步骤3)得到的浆料通过蠕动泵送入造粒塔的雾化器中，造粒塔上口温度为250℃～310℃，下口温度为100℃～130℃，蠕动泵转速为25rpm～35rpm，喷头转速为30Hz～40Hz，进行喷雾造粒，得到球形团聚粉体；5)将步骤4)得到的球形团聚粉体进行煅烧：以2℃/min～5℃/min的速率升温至500℃～600℃，保温3h～5h，继续以5℃/min～6℃/min的速率升至1100℃～1250℃，保温2h～3h，随炉冷却后过筛，得到粒径30μm～80μm的团聚粉体，即为所述陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体。有益效果1.本专利技术提供了一种高发射率复合涂层，通过选取La1-xAxCr1-yByO3作为陶瓷层材料，可以提高所述复合涂层的发射率，这是因为La1-xAxCr1-yByO3是通过在LaCrO3中引入杂质元素形成的，可以形成杂质能级，增大自由载流子跃迁，同时，引起晶格畸变，降低晶体结构对称性，进而提高其发射率；此外，所述复合涂层结构能有机地把金属材料的强韧性、易加工性等和陶瓷面层材料的高发射率、耐腐蚀等特性结合起来；适当的涂层厚度有助于在保证原有材料性能的基础上获得较高的发射率。2.本专利技术提供了一种高发射率复合涂层的制备方法，通过调控大气等离子喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高发射率复合涂层，其特征在于：所述复合涂层是由粘结层和陶瓷层组成的复合结构，粘结层直接喷涂在基体上，陶瓷层喷涂在粘结层上；/n所述基体为合金材料；/n所述粘结层材料为NiCrCoAlY，厚度为0.04mm～0.10mm；/n所述陶瓷层材料的化学表达式为La

【技术特征摘要】
1.一种高发射率复合涂层，其特征在于：所述复合涂层是由粘结层和陶瓷层组成的复合结构，粘结层直接喷涂在基体上，陶瓷层喷涂在粘结层上；
所述基体为合金材料；
所述粘结层材料为NiCrCoAlY，厚度为0.04mm～0.10mm；
所述陶瓷层材料的化学表达式为La1-xAxCr1-yByO3；A为Ca和Sr中的一种以上，B为Mg、Co和Mn中的一种以上，0.05≤x≤0.3，0.05≤y≤0.3，陶瓷层的厚度为0.04mm～0.3mm。


2.一种如权利要求1所述的高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)对清洁的基体待喷涂表面进行粗糙化处理；
(2)对待喷涂的基体进行预热处理；
(3)将粘结层材料NiCrCoAlY粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在基体待喷涂表面进行粘结层喷涂；
(4)将陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体装入送粉器中，采用大气等离子喷涂方法在已喷涂粘结层的基体上进行喷涂，得到一种钙钛矿型高发射率涂层。


3.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)中：基体待喷涂表面粗糙度达到3μm～7μm。


4.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中：基体温度为100℃～200℃。


5.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中：粘结层材料NiCrCoAlY粉体的粒径为15μm～45μm；步骤(4)中：陶瓷层材料La1-xAxCr1-yByO3粉体的粒径为30μm～80μm。


6.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)中：采用大气等离子喷涂方法喷涂粘结层，具体参数为：主气氩气流量为90SCFH～120SCFH，辅气氦气流量为8SCFH～12SCFH，载气氩气流量为8SCFH～12SCFH，电流为600A～750A，喷涂距离为70mm～100mm，送粉量为2RPM～4RPM。


7.根据权利要求2所述的一种高发射率复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(4)中：采用大气等离子喷涂方法喷涂陶瓷层，具体参数为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘玲，马壮，柳彦博，张淑玉，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11