一种高温合金板用莫来石防氧化涂层及其制备方法技术

本发明专利技术一种高温合金板用莫来石防氧化涂层及其制备方法，该制备方法包括：配制设定浓度的Al(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金板用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]高温合金是航空航天发动机用的和工业领域重要的结构材料，主要用于发动机和汽轮机的涡轮叶片。但由于工作温度较高，高温氧化的问题会大大降低部件的寿命。防氧化涂层是提高高温结构件使用性能的常用方法，通过在工件表面镀覆具有良好高温稳定性的氧化物涂层(如SiO2、Cr2O3、Al2O3等)是延长工件寿命的有效途径。
[0003]SiO2、Cr2O3、Al2O3等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。然而单组分涂层的抗氧化性能非常有限，为了延长零部件的使用寿命，涂层的设计也从单层、单一组分向多组分复合的方向发展。
[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，生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的：
[0007]一种高温合金板用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，将过量的氨水逐滴滴加于步骤1的溶液中，并持续搅拌直至生成白色沉淀；
[0010]步骤3，向步骤2的白色沉淀中加入硅溶胶；
[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、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10wt.％～40wt.％。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，步骤2中氨水的浓度为20～50％。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，步骤3中硅溶胶的浓度为30～40wt％，硅溶胶体积为500～1000mL。
[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5～7％，加入量为100～200mL。
[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24～48h。
[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320～350℃，出口温度130～150℃，腔内温度180～200℃，喷嘴速度32000～35000r/min，浆液进料速度120～150g/min。
[0021]本专利技术进一步的改进在于，步骤7中真空等离子喷涂的参数为：电流180～220A，电压30～50V，一次气体(Ar+N2)流速10.0～12.0L/min，二次气体(N2)流速2.0～4.0L/min，喷射距离90～110mm，粉末载气流速3.0～5.0L/min，送粉速率2.0～2.5g/min。
[0022]一种高温合金板用莫来石防氧化涂层，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高温合金用莫来石(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制备莫来石涂层，制备工艺简单、成本低廉，更有利实际应用和大规模生产。
[0025]2.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，利用喷涂过程中等离子体高温使Al2O3和SiO2发生原位反应生成莫来石涂层，所得涂层更加致密、与基板结合力强。
[0026]3.本专利技术制备的高温合金用莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层，相比于未加涂层的高温合金板，具有更好的高温稳定性和抗氧化性。与外表面裸露的高温合金相比，涂覆莫来石涂层的合金在900℃的氧化增重降低了近2倍。
附图说明
[0027]图1是本专利技术制备的一种高温合金用莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层的XRD图；
[0028]图2是本专利技术制备的一种高温合金用莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层的SEM图；
[0029]图3是本专利技术制备的一种高温合金用莫来石(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10wt.％～40wt.％；
[0033]步骤2，将过量的氨水逐滴滴加于步骤1的溶液中，并持续搅拌直至生成白色沉淀，氨水的浓度为20～50％；
[0034]步骤3，向步骤2的白色沉淀中加入一定量的硅溶胶，硅溶胶的浓度为30～40wt％，体积为500～1000mL；
[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5～7％，
加入量为100～200mL；
[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24～48h；
[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320～350℃，出口温度130～150℃，腔内温度180～200℃，喷嘴速度32000～35000r/min，浆液进料速度120～150g/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)3分解并与SiO2反应生成莫来石(3Al2O3·
2SiO2)防氧化涂层，大气等离子喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金板用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，将过量的氨水逐滴滴加于步骤1的溶液中，并持续搅拌直至生成白色沉淀；步骤3，向步骤2的白色沉淀中加入硅溶胶；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、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所述的一种高温合金板用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10wt.％～40wt.％。3.根据权利要求1所述的一种高温合金板用莫来石防氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中氨水的浓度为20～50％。4.根据权利要求1所述的一种高温合金板用莫来石防氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤3中硅溶胶的浓度为30～40wt％，硅溶胶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，曹海涛，杨哲一，崔锦文，王弘喆，崔雄华，
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：