用于燃气轮机涡轮动叶的氧化锆热障涂层及制备方法

摘要

一种用于燃气轮机涡轮动叶的氧化锆热障涂层及制备方法，其特点是：该用于燃气轮机涡轮动叶的氧化锆热障涂层是在金属表面镀上一层粘结层材料和陶瓷层材料，其特点是：粘结层材料为Co：15％-30％、Cr：20％-30％、Al：6％-16％、Y：0.2％-1.0％、Ni-余量；陶瓷层材料为氧化钇稳定的氧化锆(ZrO2/(5～8％)Y2O3)。本发明制备的涂层致密，与基体结合力良好，具有良好的抗热循环能力及抗高温腐蚀的能力。

主权项

一种用于燃气轮机涡轮动叶的氧化锆热障涂层的制备方法，该氧化锆热障涂层是在金属表面镀上一层粘结层材料和陶瓷层材料，其中：粘结层材料为Co：15％‑30％、Cr：20％‑30％、Al：6％‑16％、Y：0.2％‑1.0％、Ni‑余量；陶瓷层材料为氧化钇稳定的氧化锆(ZrO2/(5～8％)Y2O3)；其特征在于有下列步骤：(1)蒸发用料棒的制备：金属靶材为NiCoCrAlY和(ZrO2/(5～8％)Y2O3)合金料棒，料棒直径70mm，长度200mm，采用真空感应炉在1600℃下反复熔炼合金料棒3次，熔炼功率40KW，工作频率4KHz，背底真空度为0.3Pa；(2)基片的预处理：将基片经800#砂纸打磨后，分别在丙酮及无水乙醇中超声波清洗10min，吹干后安装在基片支撑架上，将基片支撑送入真空室；(3)将粘结层料棒、陶瓷层料棒分别放置在坩埚中；(4)将真空室抽真空至所需真空度10‑3Pa；(5)基片的加热，设定旋转基板架所需旋转的速度10～20rpm，用电子束将基板加热至600～900℃，电子束电压17～19kV，对基板进行预热；(6)预蒸发粘结层料棒，并调节电子束流1.4～1.8A，料棒上升速率0.8～1.0mm/min，控制蒸发量；(7)拉开挡板，进行蒸发沉积粘结层蒸发粘结层，电子束电流1.4～1.8A，料棒上升速率1.2～1.6mm/min；根据涂层厚度对粘结层厚度的要求，当蒸发到粘结层总厚度的2/3时，调节电子束电流，由原来的1.8A逐渐变化至0.8A，变化速率：0.2～0.3A/min；(8)粘结层沉积结束，对粘结层进行真空热处理：温度1000～1100℃，时间2～6h；(9)蒸发沉积陶瓷层，电子束电流为1.4～1.8A，料棒上升速率1.2～1.6mm/min；陶瓷层沉积结束后，进行真空热处理：温度1000～1100℃，时间2～6h；(10)继续保持真空状态，待基板自然冷却至50℃以下后，开启真空室，取出热障涂层材料，制备结束。