本发明专利技术涉及二硅化钼复合涂层及其制备方法，本发明专利技术选择一定粒径分布和纯度的二硅化钼（ＭｏＳｉ２）和氧化锆（ＺｒＯ２）粉体进行混合，采用等离子喷涂技术在高温合金表面制备ＭｏＳｉ２－ＺｒＯ２复合涂层，该复合涂层具有良好的高温抗氧化性能同时抗热震性明显优于纯的ＭｏＳｉ２涂层。本发明专利技术还具有工艺简单、效率高、适合大规模化生产等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于涂层领域。
技术介绍
在高温下能承受一定应力的高温合金，主要应用于高温部件等领域，对高温材料 的抗氧化性和热稳定性提出了更高的要求。目前常用的镍基、铁基、钴基等合金的高温抗氧 化性能较差，在一定程度上限制了其应用。例如，燃机中燃气对叶片产生的高温氧化和热震 是引起叶片损伤的主要破坏形式之一。解决以上问题的方法主要有采用先进的冷却技术、 发展新型耐高温合金材料、改进高温部件的制造工艺等。然而这些方法在较短时期内仍难 以使高温部件达到安全可靠工作所必需的高温蠕变强度和抗高温氧化能力。随着高温合金 的不断研发改进和发动机工作温度的升高，对满足高温新环境下使用的配套涂层需求愈加 强烈。有研究表明，高温合金表面的热防护涂层可明显提高合金的使用温度，改善其抗氧化 能力，从而延长使用寿命。110312熔点较高(2030°C )，具有出色的高温抗氧化性能，是近年来研究较多的高温 结构材料。但它存在低温粉化现象，室温韧性不足，高温强度不够等问题，在一定程度上限 制了它的使用。在高温合金表面沉积MoSi2涂层可发挥其出色的高温抗氧化性，同时又可 避免其作为块体材料在力学性能上的不足，有望获得较好应用。等离子体喷涂技术是制备 涂层常用的方法，焰流温度较高(可达10000°C )，适合于MoSi2等高熔点涂层材料的制备 o 然而等离子体喷涂 MoSi2涂层仍存在与合金基体结合强度不高、易于低温粉化、抗热震性不好等问题。高温合 金表面的^O2涂层抗热震性能良好，已作为热障涂层已得到较好的应用。在MoSi2涂层中 添加^O2成分，可以调节涂层热膨胀系数和工艺过程中产生的热应力，有望抑制其低温粉 化现象，改善其抗热震性能3. Wei jie Li, Yong Zhang, Xinghong Zhang, Changqing Hong, WenboHan. Thermal shock behavior of ZrB2-SiC ultra-high temperatureceramics with addition of zirconia. J. Alloy Compd. , 2009,478, p386_391]。本专利技术采用等离子体喷涂技术制备了 MoSi2-^O2复合涂层，在保持涂层良好高温 抗氧化性能的同时，显著提高其抗热震性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种在高温合金表面MoSi2-^O2复合涂层以及采用等离子 体喷涂技术制备该涂层的方法。本专利技术选择具有一定粒径分布的MoSi2和^O2粉体，球磨机械混合后，采用等离子体喷涂方法将混合粉体喷涂到高温合金材料表面，形成MoSi2-^O2复合涂层。具体工艺如 下(1)筛选粒径10-120微米、粉体纯度大于98. Owt %的MoSi2和^O2粉体，在球磨 机上机械混合10-15小时，制成含^O2 10-40vol. %的MoSi2复合粉体后烘干；(2)选择NiCr或NiCrAlY粉体作为过渡层用粉体烘干备用；(3)将高温合金表面进行喷砂处理后，将过渡层用粉体采用真空等离子体喷涂工 艺参数喷涂过渡层；喷涂参数为等离子气体Ar :35-50标准升/分钟，粉末载气Ar :1. 5-5标准升/分 钟，等离子气体H2 :10-20标准升/分钟，喷涂距离200-330毫米，喷涂功率30-50千瓦，送 粉速率8. 0-30克/分钟，喷涂压力=100-600兆帕，真空室压力0. 05-0. 5兆帕。(4)采用真空等离子体喷涂工艺参数在含有过渡层的高温合金上喷涂步骤(1)所 得的复合粉体；喷涂参数为等离子气体Ar :35-50标准升/分钟，粉末载气Ar :1. 5-5标准升/分 钟，等离子气体H2 :10-20标准升/分钟，喷涂距离200-330毫米，喷涂功率30-55千瓦，送 粉速率8. 0-30克/分钟，喷涂压力=100-600兆帕，真空室压力0. 05-0. 5兆帕。所得MoSi2IrO2复合涂层涂层中&02体积比占10-40%，涂层厚度约为50-150微 米。本专利技术的MoSi2-^O2复合涂层具有以下特征1)可抑制涂层低温(如500°C )粉化现象；涂层在500°C下保温16小时后，MoSi2 涂层发生明显的粉化，而MoSi2-20% ZrO2涂层能有效抑制低温粉化。2)在高温(如1200°C )下具有出色的抗氧化性能；两者的氧化层厚度几乎相当。3)抗热震性能良好，使用寿命较长；MoSi2-^O2复合涂层抗热震至失效次数多于 MoSi2涂层。附图说明图1，图2分别是MoSi2涂层和MOSi2-20% ZrO2涂层的表面形貌图。图3，图4分别是MoSi2涂层和MoSi2-20% ZrO2涂层在500°C下保温16小时后的 表面形貌图。图5，图6分别是MoSi2涂层和MoSi2-20% ZrO2涂层在1200°C下保温50小时后的 截面形貌图。图7是MoSi2涂层(a，用作对比)和MoSi2_20% 涂层(b)在1200°C下保温50 小时后的XRD图。图8是MoSi2涂层(a，用作对比)和MoSi2_20% ZrO2涂层(b)在1200°C下抗热震 性能图。图9是MoSi2涂层(a，用作对比)和MoSi2_20% ZrO2涂层(b)在1200°C下抗热震 直观图。具体实施例方式下面通过实施例进一步阐明本专利技术的特点和效果。实施例选择粒径分布为10-30微米、纯度为98. 0%的MoSi2粉和粒径分布为10_60微米、 纯度为98. 0%的&02粉体，按体积比100 20球磨混合12小时，烘干后备用。以粒径20-50 微米MCr金属粉作为过渡层粉体。采用真空等离子喷涂技术，选用表3所列的工艺参数， 在镍基合金上制备NiCr过渡层，然后于其上采用表4所列的工艺参数制备MoSi2-20 % ZrO2 复合涂层。以同样方式制备纯MoSi2*层作为比较。将制得的涂层产品进行如下抗氧化和 抗热震性能检测，结果发现1)涂层在500°C下保温16小时后，表面形貌观察(图3)显示MoSi2涂层发生明 显的粉化，而MoSi2-20% ZrO2涂层能有效抑制低温粉化现象；2)涂层在1200°C下保温50小时后的截面形貌(图5，6)观察发现，MoSi2-20% ZrO2涂层的氧化层厚度接近MoSi2涂层，甚至略薄，两者均表现良好的抗氧化性；3)涂层在1200°C下保温50小时，其XRD (图7)表明两种涂层均有二氧化硅保护 膜存在，MOSi2-20% &02涂层还有少量的硅酸锆GrSiO4)形成。^SiO4与MoSi2有较好的 界面匹配性，具有较强的抗氧化能力；4)涂层在1200°C下保温20分钟后于空气中急速冷却，发现MoSi2_20% ZrO2涂层 在循环40次后涂层仍未剥落，而MoSi2涂层已基本剥落完毕(图8和图9)，说明MoSi2-20 % ZrO2涂层的抗热震性能明显优于纯MoSi2涂层。在不影响MoSi2涂层抗氧化性能的同时，MoSi2-20% ZrO2涂层显著地提高了涂层 的抗热震性能。权利要求1.二硅化钼复合涂层，其特征在于涂层中&02体积比占10-40%，涂层厚度约为 50-150 微米。2.二硅化钼复合涂层的制备方法，包括下本文档来自技高网...
【技术保护点】
二硅化钼复合涂层，其特征在于涂层中ＺｒＯ↓［２］体积比占１０－４０％，涂层厚度约为５０－１５０微米。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：费孝爱，牛亚然，季珩，黄利平，郑学斌，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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