用电子束物理气相沉积多孔树枝晶陶瓷层的热障涂层方法

摘要

本发明公开了一种用电子束物理气相沉积多孔树枝晶陶瓷层的热障涂层方法，它是在镍基高温合金基体表面依次沉积一层粘结层材料和具有微孔多孔树枝晶结构的陶瓷层材料。该制备方法通过控制两个不同组分料棒A和料棒B的蒸发沉积工艺参数使陶瓷层具有较低的导热系数，有效地提高了在高温环境下热障涂层服役寿命。

主权项

1.一种用电子束物理气相沉积多孔树枝晶陶瓷层的热障涂层方法，其特征在于：包含下列步骤，(1)准备粘结层料棒，备用粘结层料棒材料为镍、钴、铬、铝、钇，其重量百分比组份为40～60％的镍，18～22％的钴、19～25％的铬、6～8％的铝、0.07～1.5％的钇，上述各成分总量为100％；(2)准备陶瓷层用的料棒A和料棒B，料棒A化学成分由50.0～90.0wt％YSZ+10.0～50.0wt％稀土氧化物组成；称取YSZ、稀土氧化物，采用高能球磨机充分混合1～72hrs，然后在高温1300～1500℃下焙烧24～120hrs；然后采用模压成型工艺制成棒材，并将棒材在高温1200～1300℃下焙烧2～6hrs；料棒B化学成分由90.5～99.0wt％YSZ+0.5～9.5wt％稀土氧化物组成；称取YSZ、稀土氧化物，采用高能球磨机充分混合1～72hrs，然后在高温1200～1400℃下焙烧24～120hrs；然后采用模压成型工艺制成棒材，并将棒材在高温1200～1300℃下焙烧2～6hrs；(3)准备基体材料，并将基体安装在电子束物理气相沉积设备的旋转基板架上；(4)将(1)步骤中的粘结层料棒放置在电子束物理气相沉积设备的坩埚中；抽真空室真空度至5×10-4Pa；设定旋转基板架所需旋转的速度10～20rpm，并用电子束加热基板600～1000℃，电子束电压17～19kV；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；拉开挡板，进行蒸发沉积粘结层，电子束电流为1.4～1.8A，料棒上升速率1.2～1.6mm/min；粘结层沉积结束，对粘结层进行真空热处理：温度1000～1100℃，时间2～6hrs；(5)将(2)步骤中的料棒A、料棒B分别放置在电子束物理气相沉积设备的坩埚中；抽真空室真空度至5×10-4Pa；设定旋转基板架所需旋转的速度10～20rpm，并用电子束加热基板600～1000℃，电子束电压17～19kV；预蒸发料棒A和料棒B，采用双电子束，电子束流1.4～1.8A、料棒上升速率0.8～1.0mm/min，控制蒸发量；拉开挡板，进行蒸发沉积陶瓷层，充入氧气0.001～0.5L/min；适用于料棒A的电子束电流为1.0～1.8A，且电流变化速率为0.01～0.3A/min，料棒上升速率1.0～3.0mm/min；适用于料棒B的电子束电流为0.8～1.8A，且电流变化速率为0.01～0.3A/min，料棒上升速率1.0～5.0mm/min；(6)关闭设备，制备结束。