一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，包括：S1、钼合金板材预处理：钼合金板材表面打磨，超声清洗，吹干；S2、配制中间层材料：中间层材料为氧化锆粉末；S3、配制热障涂层材料：热障涂层材料包括：Cr：2.0

【技术实现步骤摘要】
一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及难熔金属高温热障防护领域，具体涉及一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]难熔金属钼合金在高温下有着良好的强度和热稳定性，低的热膨胀系数，优异的导热、导电性能和良好的抗腐蚀性能。在高温服役的场合下有着良好的前景，但由于钼合金本身的低温脆性和高温抗氧化能力较差，无法在高温场合下保持良好的使用性能，同时还会发生“灾害性”氧化现象，无法在高温下达到稳定的工作效率，这也限制了钼合金在高温服役场合的使用范围。
[0003]大量工程实际证明硅化物涂层在高温热障防护方面前景广阔，其中MoSi2作为典型的硅化物涂层材料之一，在高温下的服役性能优良，有高的硬度和耐磨性，同时具有优异的高温抗氧化性能，高温下Si元素在涂层表面与氧气形成致密非晶态的SiO2，SiO2可以隔绝基体与氧气反应，并且SiO2有一定的自愈能力可以修复涂层在高温下产生的微裂纹，可以有效的对基体产生防护作用。但是纯MoSi2制备而成的涂层脆性较大，在使用过程中容易产生裂纹。钼合金与纯MoSi2涂层的线膨胀系数差异较大，对基体的结合较弱，涂层容易出现脱落现象。因此，需要在纯MoSi2涂层的基础上添加合金元素来弥补涂层与基体之间出现的缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对纯MoSi2制备而成的涂层脆性较大，在使用过程中容易产生裂纹以及涂层与基体之间结合较弱等缺陷，而提供一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，以解决上述存在的问题。
[0005]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0006]一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
[0007]S1、钼合金板材预处理：对钼合金板材表面进行打磨抛光，去除表面氧化皮，然后超声清洗，吹干，待用；
[0008]S2、配制中间层材料：所述的中间层材料为氧化锆粉末；
[0009]S3、配制热障涂层材料：所述的热障涂层材料由如下组分构成：Cr粉末2.0
‑
5.0wt％；Ti粉末1.0
‑
2.0wt％；Ni粉末2.0
‑
3.0wt％；Mn粉末0.1
‑
0.5wt％；B粉末0.5
‑
1.0wt％以及余量MoSi2粉末；
[0010]S4、制备中间层：将所述中间层材料涂抹在经预处理后的所述钼合金板材表面，然后烧结形成所述中间层；
[0011]S5、制备预置粉末涂层：将所述热障涂层材料与粘结剂混合形成涂覆浆料，然后将所述涂覆浆料涂抹于所述中间层上，干燥后得到所述预置粉末涂层；
[0012]S6、制备高温热障涂层：对所述预置粉末涂层进行激光熔覆，在所述中间层上获得
高温热障涂层。
[0013]具体的，本专利技术开发的钼合金表面高温热障涂层的制备方法，基于MoSi2涂层和钼合金的热膨胀系数差异会导致涂层的结合强度较差，涂层易脱落现象，在采用ZrO2材料钼合金表面预先制备一层中间层，其作用主要是增加MoSi2涂层与基体之间的结合强度，同时ZrO2也能够起到增韧强化作用。在纯MoSi2涂层中添加微量的有益合金元素能够对涂层的使用性能有所提升。MoSi2涂层的合金化有利于涂层与基体之间的结合，同时能够缓解涂层脆性问题，进一步提高涂层在高温使用下的稳定性，延长涂层的使用寿命。
[0014]本专利技术可以提高热障涂层在高温下的工作寿命、结合强度以及高温抗氧化能力。
[0015]进一步的，一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法：步骤S1、钼合金板材预处理：其中所述的钼合金板材的厚度为3
‑
10mm。
[0016]进一步的，一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法：步骤S2、配制中间层材料：所述的中间层材料为氧化锆粉末，并进行球磨；其中所述的氧化锆粉末的纯度不小于99％；球磨转速为100
‑
150rpm，球磨时间为10
‑
15小时，且球磨后氧化锆粉末颗粒的粒径为8
‑
10μm。
[0017]进一步的，一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法：步骤S3、配制热障涂层材料：所述热障涂层材料的配制过程为：按质量分数，将所述Cr粉末2.0
‑
5.0wt％、Ti粉末1.0
‑
2.0wt％、Ni粉末2.0
‑
3.0wt％、Mn粉末0.1
‑
0.5wt％、B粉末0.5
‑
1.0wt％以及余量MoSi2粉末进行混合并球磨，获得以MoSi2粉末为主的混合合金粉末；其中：球磨转速为120
‑
150rpm，球磨时间为12
‑
15小时。
[0018]进一步的，一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法：步骤S3、配制热障涂层材料：球磨后各粉末的粒径如下：
[0019]Cr粉末纯度不低于97％，粉末粒径为3
‑
4μm；
[0020]Ti粉末纯度不低于95％，粉末粒径为3
‑
5μm；
[0021]Ni粉末纯度不低于97％，粉末粒径为4
‑
6μm；
[0022]Mn粉末纯度不低于98％，粉末粒径为2
‑
3μm；
[0023]B粉末纯度不低于95％，粉末粒径为2
‑
3μm；
[0024]MoSi2粉末纯度不低于99％，粉末粒径为3
‑
5μm。
[0025]具体的，在本专利技术中各金属的纯度和粒径均为优选的。粉末纯度低，会在熔覆过程中形成较多杂质，降低涂层质量；粉末颗粒太大，熔覆过程中容易出现无法充分熔化而在涂层内出现团聚物沉积现象，出现孔洞，降低涂层质量。
[0026]进一步的，一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法：步骤S4、制备中间层：将所述中间层材料涂抹在经预处理后的所述钼合金板材表面，然后采用放电等离子烧结法，烧结形成0.1
‑
0.5mm厚中间层。
[0027]进一步的，一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法：步骤S4、制备中间层：其中所述的放电等离子烧结法工艺参数为：烧结温度1800
‑
2000℃、烧结压力30
‑
40MPa、烧结时间5
‑
7分钟。
[0028]进一步的，一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法：步骤S5、制备预置粉末涂层：将所述热障涂层材料与粘结剂混合形成涂覆浆料，然后将所述涂覆浆料涂抹于所述中间层上，干燥后得到所述预置粉末涂层；其中：所述的粘结剂为丙酮；所述热障涂层材料与
所述粘结剂的质量比为1：(0.6
‑
1)；所述预置粉末涂层的厚度为1
‑
2mm，在110
‑
130℃下干燥5
‑
15分钟。
[0029]优选的，本专利技术中预置粉末涂层厚度为1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、钼合金板材预处理：对钼合金板材表面进行打磨抛光，去除表面氧化皮，然后超声清洗，吹干，待用；S2、配制中间层材料：所述的中间层材料为氧化锆粉末；S3、配制热障涂层材料：所述的热障涂层材料由如下组分构成：Cr粉末2.0
‑
5.0wt％；Ti粉末1.0
‑
2.0wt％；Ni粉末2.0
‑
3.0wt％；Mn粉末0.1
‑
0.5wt％；B粉末0.5
‑
1.0wt％以及余量MoSi2粉末；S4、制备中间层：将所述中间层材料涂抹在经预处理后的所述钼合金板材表面，然后烧结形成所述中间层；S5、制备预置粉末涂层：将所述热障涂层材料与粘结剂混合形成涂覆浆料，然后将所述涂覆浆料涂抹于所述中间层上，干燥后得到所述预置粉末涂层；S6、制备高温热障涂层：对所述预置粉末涂层进行激光熔覆，在所述中间层上获得高温热障涂层。2.根据权利要求1所述的一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1、钼合金板材预处理：其中所述的钼合金板材的厚度为3
‑
10mm。3.根据权利要求1所述的一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2、配制中间层材料：所述的中间层材料为氧化锆粉末，并进行球磨；其中所述的氧化锆粉末的纯度不小于99％；球磨转速为100
‑
150rpm，球磨时间为10
‑
15小时，且球磨后氧化锆粉末颗粒的粒径为8
‑
10μm。4.根据权利要求1所述的一种钼合金表面高温热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤S3、配制热障涂层材料：所述热障涂层材料的配制过程为：按质量分数，将所述Cr粉末2.0
‑
5.0wt％、Ti粉末1.0
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2.0wt％、Ni粉末2.0
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3.0wt％、Mn粉末0.1
‑
0.5wt％、B粉末0.5
‑
1.0wt％以及余量MoSi2粉末进行混合并球磨，获得以MoSi2粉末为主的混合合金粉末；其中：球磨转速为120
‑
150rpm，球磨时间为12
‑
15小时。5.根据权利要求4所述的一种钼合金表面高温热...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙顺平，王玉瑞，王斌，王洪金，张扬，李小平，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：