[00148374]超厚耐热等离子金属陶瓷涂层及制备方法

① 课题来源与背景 课题来源：国家重点研发计划 国际科技合作项目（2016YFE0111400） 背景： 随着工业的发展,对于某些金属零件需要具有优异的高温强度与良好的抗高温氧化腐蚀能力的性能要求越来越高,国家与社会的可持续发展需要提高这些部件的使用寿命,降低这些零件的制备或修复成本。目前最可行的办法是在金属零件表面涂覆防护涂层,使合金材料既能在高温下保持强度,其表面又具有良好的抗高温氧化腐蚀性能,从而达到工业生产对合金高温性能的要求,也能提高合金零件的使用寿命,降低工业生产成本与零件的修复成本。 ② 研究目的及意义 耐热涂层常用的制备工艺有电子束物理气相沉积,等离子喷涂,爆炸喷涂和高速氧火焰喷涂等。采用电子束物理气相沉积制备出的涂层具有较好的抗氧化腐蚀和耐磨性能,但由于其设备昂贵和成本高等缺点,国内很少用电子束物理气相沉积制备大面积的耐热涂层;爆炸喷涂制备的耐热涂层虽具有良好的粘结性能和高致密性,但其喷涂效率低且无法喷涂形状较复杂的工件;而等离子喷涂因成本低,生产效率高,喷涂厚度可调范围大,成分易控制等优点,已成为耐热涂层的主要制备方法。 本发明针对现有技术的不足,提供了一种超厚耐热等离子金属陶瓷涂层及制备方法。本发明所得的超厚涂层能为金属基体提供了良好的耐高温和抗高温氧化保护。其厚度是：第一NiCrAlY合金涂层的厚度80-100微米,Mo金属涂层的厚度为50-80微米;第二NiCrAlY合金涂层的厚度为50-80微米;8YSZ陶瓷涂层的厚度为30-50微米。如果在工作温度1300℃的顶吹炉氧枪枪头上制备超厚金属陶瓷涂层,涂层能为金属氧枪枪头抵抗高温与高温氧化对枪头的损耗,能提高顶吹炉生产效率,降低生产维护成本,从而大大提高了经济效益。 ③ 主要论点及论据 本具体实施中的超厚金属陶瓷涂层,在高温氧化环境下,8YSZ陶瓷涂层抵抗氧化气氛,保护金属基体不被高温氧化,并且起到减少热量传递速度,降低金属零件表面温度的作用。NiCrAlY合金涂层不仅具有很好的抗高温氧化和抗热腐蚀性能,而且具有很好的塑性;NiCrAlY合金涂层的存在,减缓了陶瓷涂层与金属基体之间的热膨胀性能的不匹配性。Mo金属涂层,其膨胀系数与陶瓷8YSZ的接近,不仅具有良好的耐高温性能,还能在高温时促进Cr元素的固溶,减少Cr原子向陶瓷涂层界面扩散,减少Cr的氧化物生成,从而提高涂层的使用寿命。 ④ 创见与创新 本发明中各个涂层厚度都有其特定的作用（本具体实施中的超厚金属陶瓷涂层,与基体相邻的NiCrAlY合金涂层厚度要达到80微米,涂层的厚度足够大,能较好的释缓陶瓷涂层与Mo涂层与金属基体的热膨胀不匹配;其余的NiCrAlY合金涂层厚度可以小于80微米;8YSZ陶瓷涂层厚度要小于50微米,减缓8YSZ陶瓷涂层中的裂纹扩展速率,降低8YSZ陶瓷涂层中的热应力。涂层结构的排列顺序不能有错误,必须按照本发明提出的结构,超厚金属陶瓷涂层才能具备优良的耐高温抗高温氧化性能） ⑤ 社会经济效益、存在的问题 无 ⑥ 历年获奖情况 无