一种莫来石防氧化涂层及其制备方法技术

一种莫来石防氧化涂层及其制备方法，该制备方法包括：配制设Al(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
一种莫来石防氧化涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于金属材料表面改性
，具体涉及一种高温合金用莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]高温合金是制备飞机发动机和汽轮机叶片的重要结构材料，但是由于高温环境等复杂的服役条件，会因为高温氧化等问题使得工件的寿命大大降低。防氧化涂层是提高高温结构件服役寿命的重要途径，可以通过在工件表面镀覆高温稳定性好的防氧化涂层，如SiO2、Cr2O3、Al2O3等来延长工件的寿命。
[0003]SiO2和Al2O3氧化物涂层已经在高温抗氧化涂层领域得到了广泛的应用。然而SiO2和Al2O3具有多种相结构，在高温条件下相变的发生会引起体积的收缩，并造成涂层的脱落，导致涂层的抗氧化性能非常有限。因此，为了提高工件的使用寿命，涂层组分的设计也向多组分、稳定相的方向发展。
[0004]目前，制备抗氧化涂层的方法主要包括粉末包埋、电弧离子镀、离子液体镀、PVD(物理气相沉积)、化学气相沉积、等离子喷涂等工艺。其中等离子喷涂工艺具有材料喷涂范围广、零件外形及复杂程度不受限、涂层结合力强等优点，更适合工业化生产应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种高温合金用莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层及其制备方法。通过将Al2O3和SiO2两种氧化物进行复合，合成一种高温稳定性更好的莫来石相(3Al2O3·
2SiO2)，从而改善高温合金的抗氧化性，延长其使用寿命。
[0006]本专利技术采用如下技术方案来实现：
[0007]一种莫来石防氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1，配制设定浓度的Al(NO3)3·
9H2O溶液；
[0009]步骤2，将步骤1中的溶液置于水热锅中，持续搅拌并逐滴滴加适量的氨水，生成Al(OH)3透明溶胶；
[0010]步骤3，向步骤2的透明溶胶中加入SiO2超细粉；
[0011]步骤4，向步骤3的混合物中加入PVA水溶液；
[0012]步骤5，将步骤4中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨；
[0013]步骤6，将步骤5中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Al(OH)3和SiO2的球形喷涂喂料混合粉体；
[0014]步骤7，将步骤6得到的球状喷涂喂料置于送粉器中，通过大气等离子喷涂的方式在高温合金表面进行喷涂，Al(OH)3分解并与SiO2反应生成莫来石防氧化涂层。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，步骤1中混合溶液的容积为1500mL，Al(NO3)3·
9H2O的质量分数为20wt.％～50wt.％。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，步骤2中水浴锅的温度为60～80℃，氨水的浓度为5～
10％。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤3中SiO2的粒度为20～500nm，含量为15～35wt.％。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，步骤4中PVA水溶液的浓度为5～8％，加入量为150～200mL。
[0019]本专利技术进一步的改进在于，步骤5中辊式球磨机的转速为60～80r/min，工作时间为12～36h。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，步骤6中喷雾造粒机的参数为：喷雾造粒机进气温度为330～350℃，出口温度120～150℃，腔内温度160～200℃，喷嘴速度30000～35000r/min，浆液进料速度110～150g/min。
[0021]本专利技术进一步的改进在于，步骤7中大气等离子喷涂的参数为：电流180～200A，电压20～40V，一次气体(Ar+N2)流速8.0～10.0L/min，二次气体(N2)流速2.0～3.0L/min，喷射距离80～110mm，粉末载气流速3.0～5.0L/min，送粉速率1.5～2.0g/min。
[0022]一种莫来石防氧化涂层，采用所述的制备方法制备得到。
[0023]本专利技术至少具有如下有益的技术效果：
[0024]1.本专利技术提供一种莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层及其制备方法。采用大气等离子喷涂工艺一步法制备莫来石涂层，制备工艺简单，适合大规模生产和实际应用。
[0025]2.本专利技术提供一种莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层及其制备方法。利用喷涂过程中等离子体高温使Al(OH)3分解成Al2O3，并与SiO2发生反应生成莫来石涂层，所得涂层致密、与基板结合力强。
[0026]3.本专利技术制备的一种莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层，相比于裸露的高温合金板，具有更好的高温稳定性和抗氧化性。与未涂覆涂层的合金板相比，其在900℃的氧化增重降低了近2.3倍，说明其抗氧化性能得到了大大的提高。
附图说明
[0027]图1是本专利技术制备的一种莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层的XRD图；
[0028]图2是本专利技术制备的一种莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层横截面的SEM图；
[0029]图3是本专利技术制备的一种莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层在900℃的氧化增重图。
具体实施方式
[0030]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明，
[0031]本专利技术涉及一种高温合金用莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层，具体按照以下步骤实施：
[0032]步骤1，配制设定浓度的Al(NO3)3·
9H2O溶液，溶液的容积为1500mL，Al(NO3)3·
9H2O的质量分数为20wt.％～50wt.％；
[0033]步骤2，将步骤1中的溶液置于水热锅中，持续搅拌并逐滴滴加适量的氨水，生成Al(OH)3透明溶胶，水浴锅的温度为60～80℃，氨水的浓度为5～10％；
[0034]步骤3，向步骤2的透明溶胶中加入一定量的SiO2超细粉，SiO2的粒度为20～500nm，
含量为15～35wt.％；
[0035]步骤4，向步骤3的混合物中加入一定量的PVA水溶液，PVA水溶液的浓度为5～8％，加入量为150～200mL。
[0036]步骤5，将步骤4中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨，辊式球磨机的转速为60～80r/min，工作时间为12～36h。
[0037]步骤6，将步骤5中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Al(OH)3、SiO2的球形喷涂喂料混合粉体，喷雾造粒机进气温度为330～350℃，出口温度120～150℃，腔内温度160～200℃，喷嘴速度30000～35000r/min，浆液进料速度110～150g/min；
[0038]步骤7，将步骤6得到的球状喷涂喂料置于送粉器中，通过大气等离子喷涂的方式在高温合金表面进行喷涂，Al(OH)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种莫来石防氧化涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，配制设定浓度的Al(NO3)3·
9H2O溶液；步骤2，将步骤1中的溶液置于水热锅中，持续搅拌并逐滴滴加适量的氨水，生成Al(OH)3透明溶胶；步骤3，向步骤2的透明溶胶中加入SiO2超细粉；步骤4，向步骤3的混合物中加入PVA水溶液；步骤5，将步骤4中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨；步骤6，将步骤5中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Al(OH)3和SiO2的球形喷涂喂料混合粉体；步骤7，将步骤6得到的球状喷涂喂料置于送粉器中，通过大气等离子喷涂的方式在高温合金表面进行喷涂，Al(OH)3分解并与SiO2反应生成莫来石防氧化涂层。2.根据权利要求1所述的一种莫来石防氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中混合溶液的容积为1500mL，Al(NO3)3·
9H2O的质量分数为20wt.％～50wt.％。3.根据权利要求1所述的一种莫来石防氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中水浴锅的温度为60～80℃，氨水的浓度为5～10％。4.根据权利要求1所述的一种莫来石防氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤3中S...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹海涛，杨哲一，崔锦文，王弘喆，崔雄华，张磊，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：