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玻璃陶瓷復合熱障涂層設計模型及涂層制備方法與流程

文檔序號:12393488閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.玻璃陶瓷復合熱障涂層的設計模型,其特征在于,該涂層為單層或復層結構,每層涂層均以硅酸鹽玻璃陶瓷(1)為主體,并在主體內分散有用于提高涂層材料韌性和熱膨脹系數的金屬(2)、用于提高涂層材料強度的陶瓷(3)和用于調控玻璃陶瓷形核析晶的氧化物(4)中的任意一種或兩種以上,每層涂層材料中硅酸鹽玻璃陶瓷(1)的質量百分含量均不小于60%。

2.根據權利要求1所述的玻璃陶瓷復合熱障涂層的設計模型,其特征在于,所述陶瓷(3)包括YSZ或/和剛玉,所述氧化物(4)包括YSZ,所述金屬(2)包括Ni3Al或/和Ni。

3.根據權利要求1或2所述的玻璃陶瓷復合熱障涂層的設計模型,其特征在于,所述硅酸鹽玻璃陶瓷(1)的軟化溫度不低于1000℃。

4.利用如權利要求1或2所設計的模型制備具有單層結構的玻璃陶瓷復合熱障涂層的方法,其特征在于,該方法包括以下步驟:

步驟一、對基體依次進行打磨、噴砂和脫脂處理;所述噴砂所采用的砂粒為剛玉砂或氧化鋯砂,所述噴砂的壓力為0.2MPa~0.4MPa;

步驟二、按涂層模型中各組分的設計成分稱取原料粉末,然后將分散劑與所稱取的原料粉末一起置于球磨機中球磨混合均勻,得到復合料漿;所述分散劑為無水乙醇,所述分散劑的體積為所述混合粉末質量的10~30倍,其中體積的單位為mL,質量的單位為g;

步驟三、將步驟二中所述復合料漿預置于步驟一中脫脂處理后的基體表面,烘干后在基體表面得到預置層,然后將具有預置層的基體置于馬弗爐中,先在升溫速率為10℃/min~30℃/min的條件下升溫至200℃~500℃保溫30min~240min,然后在升溫速率為5℃/min~15℃/min的條件下升溫至1000℃~1200℃保溫15min~60min,隨后出爐空冷,最終在基體的表面得到厚度為120μm~1000μm且具有單層結構的玻璃陶瓷基復合熱障涂層。

5.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,步驟二中所述原料粉末的粒徑小于20μm。

6.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,步驟二中所述球磨機的轉速為280r/min~340r/min,球磨混合的時間為30min~180min。

7.根據權利要求4所述的方法,其特征在于,步驟三中采用浸涂或氣動噴涂的方式將復合料漿預置于基體表面;所述氣動噴涂的噴涂氣壓為0.2MPa~0.4MPa,噴涂距離為10cm~40cm。

8.一種利用如權利要求1或2所設計的模型制備具有復層結構的玻璃陶瓷復合熱障涂層的方法,其特征在于,該涂層包括底釉層和設置于底釉層上的面釉層,該方法包括以下步驟:

步驟一、對基體依次進行打磨、噴砂和脫脂處理;所述噴砂所采用的砂粒為剛玉砂或氧化鋯砂,所述噴砂的壓力為0.2MPa~0.4MPa;

步驟二、按涂層模型的底釉層中各組分的設計成分稱取原料粉末,然后將分散劑與所稱取的原料粉末一起置于球磨機中球磨混合均勻,得到底釉復合料漿;所述分散劑為無水乙醇,所述分散劑的體積為所述混合粉末質量的10~30倍,其中體積的單位為mL,質量的單位為g;所述球磨機的轉速為280r/min~340r/min,球磨混合的時間為30min~180min;

步驟三、將步驟二中所述底釉復合料漿預置于步驟一中脫脂處理后的基體表面,烘干后在基體表面得到底釉預置層,然后將具有底釉預置層的基體置于馬弗爐中,先在升溫速率為10℃/min~30℃/min的條件下升溫至200℃~500℃保溫30min~60min,然后在升溫速率為5℃/min~15℃/min的條件下升溫至1000℃~1200℃保溫15min~60min,隨后出爐空冷,最終在基體的表面得到厚度為10μm~30μm的底釉層;

步驟四、按涂層模型的面釉層中各組分的設計成分稱取原料粉末,然后將分散劑與所稱取的原料粉末一起置于球磨機中球磨混合均勻,得到面釉復合料漿;所述分散劑為無水乙醇,所述分散劑的體積為所述混合粉末質量的10~30倍,其中體積的單位為mL,質量的單位為g;所述球磨機的轉速為280r/min~340r/min,球磨混合的時間為30min~180min;

步驟五、將步驟四中所述面釉復合料漿預置于步驟三中制備有底釉層的基體表面,烘干后在底釉層表面得到面釉預置層,然后將具有面釉預置層的基體置于馬弗爐中,先在升溫速率為10℃/min~30℃/min的條件下升溫至200℃~500℃保溫30min~240min,然后在升溫速率為5℃/min~15℃/min的條件下升溫至1000℃~1250℃保溫15min~60min,隨后出爐空冷,在底釉層的表面得到厚度為70μm~1000μm的面釉層,最終得到具有復層結構的玻璃陶瓷復合熱障涂層。

9.根據權利要求8所述的方法,其特征在于,步驟二和步驟四中所述原料粉末的粒徑均小于20μm。

10.根據權利要求8所述的方法,其特征在于,步驟三中采用浸涂或氣動噴涂的方式將底釉復合料漿預置于基體表面,步驟五中采用浸涂或氣動噴涂的方式將面釉復合料漿預置于底釉層表面;所述氣動噴涂的噴涂氣壓為0.2MPa~0.4MPa,噴涂距離為10cm~40cm。

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