【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热障涂层领域，尤其涉及一种具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法。
技术介绍
1、高界面粗糙度对于提升热障涂层界面结合与服役寿命至关重要。目前主要采用双层粘结层的方法来实现高界面粗糙度热障涂层的制备：靠近基体一侧采用由较细粉末喷涂的致密nicocraly层，其目的是提供充足的al元素供应，保证服役过程中能够形成连续致密的氧化铝膜；靠近陶瓷层一侧通过喷涂较粗粉末获得粗糙层，致密度稍低，其目的是形成较高的界面粗糙度，保证与陶瓷层良好的结合力。双层粘结层的方法需要采用不同粒径的喷涂粉末与不同的喷涂参数，所以工艺复杂且制备成本高。近年来，粘结层激光熔覆的方法也被利用来提升热障涂层界面粗糙度（cn104451672b），但需要先在高温合金基体表面预喷涂制备金属粘结层，但激光能量高容易穿透粘结层损伤基体，从而破坏基体的成分与力学性能，无法实现工业应用。
技术实现思路
1、本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，以实现长寿命与高界面结合强度热障涂层的一步成型。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提出了一种具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，包括：
3、步骤1：对高温合金基体进行预热，使高温合金基体表面温度达到预设温度，采用超音速火焰喷涂方法将金属粘结层粉末喷涂至高温合金基体表面形成金属粘结层；
4、步骤2：通过大气等离子喷涂方法将陶瓷粉末喷涂至金属粘结层表面沉积形
5、进一步地，金属粘结层粉末粒径范围为25 μm-40 μm。
6、进一步地，步骤1中，在采用超音火焰喷涂时，先对高温合金基体表面进行喷砂处理；预设温度的范围为500-800 °c，超音速火焰喷枪与高温合金基体的间距为220-250 mm，超音速火焰喷枪移动速度范围为1500-1800 mm/s，送粉转速2 r/min，丙烷压力为90-95psi，空气压力为95-100 psi，氢气压力为25-30 psi，氮气压力为40-50 psi。
7、进一步地，步骤1包括以下子步骤：
8、（1）用热成像非接触测温仪实时监测高温合金基体表面温度，先用超音速火焰预热高温合金基体，不送粉；
9、（2）采用压缩空气对高温合金基体背侧进行吹扫，通过控制高温合金基体背侧压缩空气流速大小，待高温合金基体表面温度达到预设温度时，开始送粉喷涂；
10、（3）超音速火焰喷枪移动路径完成覆盖高温合金基体表面一次记为一次喷涂；每完成一次喷涂，停止喷涂，待基体冷却后测量金属粘结层厚度；
11、（4）重复子步骤（1）~（3），使最终金属粘结层厚度控制在150-200 μm，金属粘结层表面粗糙度ra为15-25 μm。
12、进一步地，子步骤（2）中，采用压缩空气进行吹扫时，气枪吹扫方向垂直于高温合金基体平面，压缩空气流速为40-70 l/min，气枪与高温合金基体的间距为100-200 mm，并利用机械手控制气枪移动路径，均匀控制高温合金基体温度，气枪移动速度为1500-1800mm/s。
13、进一步地，步骤2中的陶瓷粉末为氧化钇稳定氧化锆，其中，y2o3的质量含量为8%。
14、进一步地，步骤2中，进行大气等离子喷涂时，先对高温合金基体进行预热，将高温合金基体温度控制为300-400 ℃，大气等离子喷枪与高温合金基体距离为90-120 mm，大气等离子喷枪移动速度为800-1000 mm/s，送粉速率为50-60 g/min，送粉气流为0.5-1.0 l/min，电压范围为180-200 v，喷涂电流范围为250-300 a，ar气流速范围为30-60 l/min，h2气流速范围为5-20 l/min。
15、进一步地，步骤2包括以下子步骤：
16、（a）用热成像非接触测温仪实时监测高温合金基体表面温度，利用大气等离子火焰对高温合金基体加热，并采用压缩空气对高温合金基体背侧进行吹扫，通过控制高温合金基体背侧的压缩空气流速大小来控制温度，待高温合金基体表面温度达到300-400 ℃时，开始送粉喷涂；大气等离子喷枪移动路径完成覆盖高温合金基体的金属粘结层表面一次记为一次喷涂；每完成一次喷涂，停止喷涂，待冷却后测量陶瓷层厚度；
17、（b）重复子步骤（a），使最终陶瓷层厚度控制在200-300 μm，陶瓷层表面粗糙度ra为15-25 μm。
18、进一步地，子步骤（a）中采用压缩空气进行吹扫时，气枪垂直于高温合金基体平面，气枪与高温合金基体的间距为100-150 mm，并利用机械手控制气枪移动路径，均匀控制高温合金基体温度，气枪移动速度为800-1000 mm/s，压缩空气流速为70-80 l/min。
19、本专利技术的有益效果为：本专利技术利用超音速火焰喷涂技术，通过对高温合金基体背侧进行压缩空气冷却，通过控制气体流速和距离，控制基体表面温度，并使用较细的喷涂粉体粒径，制备出高致密度与高表面粗糙度的粘结层，通过大气等离子喷涂制备陶瓷涂层。高致密度粘结层能够保证热障涂层的抗氧化性能，同时高表面粗糙度能够提升界面粘结层与陶瓷面层的界面结强度，从而实现长寿命与高界面结合强度热障涂层的一步成型；本专利技术具有工艺流程简单、成本低的特点，可以实现大规模工业应用。
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1.一种具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，包括：
2. 如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，金属粘结层粉末粒径范围为25 μm-40 μm。
3. 如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，在采用超音火焰喷涂时，先对高温合金基体表面进行喷砂处理；预设温度的范围为500-800 °C，超音速火焰喷枪与高温合金基体的间距为220-250 mm，超音速火焰喷枪移动速度范围为1500-1800 mm/s，送粉转速2 r/min，丙烷压力为90-95 PSI，空气压力为95-100 PSI，氢气压力为25-30 PSI，氮气压力为40-50 PSI。
4.如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤1包括以下子步骤：
5. 如权利要求4所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，子步骤（2）中，采用压缩空气进行吹扫时，气枪吹扫方向垂直于高温合金基体平面，压缩空气流速为40
6.如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中的陶瓷粉末为氧化钇稳定氧化锆，其中，Y2O3的质量含量为8%。
7. 如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中，进行大气等离子喷涂时，先对高温合金基体进行预热，将高温合金基体温度控制为300-400 ℃，大气等离子喷枪与高温合金基体距离为90-120 mm，大气等离子喷枪移动速度为800-1000 mm/s，送粉速率为50-60 g/min，送粉气流为0.5-1.0 L/min，电压范围为180-200 V，喷涂电流范围为250-300 A，Ar气流速范围为30-60 L/min，H2气流速范围为5-20 L/min。
8.如权利要求7所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤2包括以下子步骤：
9. 如权利要求8所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，子步骤（a）中采用压缩空气进行吹扫时，气枪垂直于高温合金基体平面，气枪与高温合金基体的间距为100-150 mm，并利用机械手控制气枪移动路径，均匀控制高温合金基体温度，气枪移动速度为800-1000 mm/s，压缩空气流速为70-80 L/min。
...【技术特征摘要】
1.一种具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，包括：
2. 如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，金属粘结层粉末粒径范围为25 μm-40 μm。
3. 如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，在采用超音火焰喷涂时，先对高温合金基体表面进行喷砂处理；预设温度的范围为500-800 °c，超音速火焰喷枪与高温合金基体的间距为220-250 mm，超音速火焰喷枪移动速度范围为1500-1800 mm/s，送粉转速2 r/min，丙烷压力为90-95 psi，空气压力为95-100 psi，氢气压力为25-30 psi，氮气压力为40-50 psi。
4.如权利要求1所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤1包括以下子步骤：
5. 如权利要求4所述的具有长寿命与高界面结合强度的热障涂层的制备方法，其特征在于，子步骤（2）中，采用压缩空气进行吹扫时，气枪吹扫方向垂直于高温合金基体平面，压缩空气流速为40-70 l/min，气枪与高温合金基体的间距为100-200 mm，并利用机械手控制气枪移动路径，均匀控制高温合金基体温度，气枪移动速度为1500-1800 mm/...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘河洲，杨卫桥，刘轩溱，陆杰，张晗，李玲，赵晓峰，
申请(专利权)人：深圳清华大学研究院，
类型：发明
国别省市：
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