一种六铝酸盐高发射率热防护涂层及其制备方法，它涉及热防护涂层及其制备方法。本发明专利技术是要解决现有高发射率热防护涂层存在的抗热冲击性差，热膨胀失配及短波段内发射率低的问题。本发明专利技术制备的热防护涂层化学式LaMg1-xMxAl11O19，M为Mn、Fe、Co或Ni，0≤x≤1。制备方法：一、制备LaMg1-xMxAl11O19喂料；二、制备高温合金板材基体；三、在基体上制备NiCoCrAlYTa结合层；四、在覆层基体上制备LaMg1-xMxAl11O19六铝酸盐高发射率热防护涂层。本发明专利技术制备的热防护涂层在的法向光谱发射率在7~14μm波段内大于0.9。本发明专利技术适用于金属材料热防护涂层的生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及热防护涂层及其制备方法。
技术介绍
耐高温金属材料在热结构部件和飞行器热防护系统中有着广泛的应用。金属材料的使用温度受到本身性质的制约，钛合金可以应用于650°C的环境；Y-TiAl合金能够承受870°C的高温；镍基高温合金的最高使用温度可以达到1000 1100°C。然而，现代航空航天以及军事工业技术的飞速发展使材料的服役环境更为苛刻。为了防止金属材料如镍基高温合金在高温下性能退化，其表面往往需要制备一层抗氧化、抗热震以及具有高发射率的多功能防护涂层，通过辐射散热的方式将大部分热量散失掉。 根据普朗克定律，当黑体温度在1000°C时，约97%的辐射能集中在I 14μπι波段。迄今为止，研究发现过渡金属氧化物体系和碳化硅及其陶瓷基复合材料在这一波段内具有较高的发射率。然而，过渡金属氧化物体系抗热冲击性较差，而碳化硅及其陶瓷基复合材料与镍基高温合金存在热膨胀失配的问题，同时目前广泛使用的Y2O3部分稳定的ZrO2涂层材料在短波段内的发射率较低，都难以满足辐射防热的需求。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有耐高温金属材料表面的热防护涂层难以同时满足高发射率、抗热冲击性好和热膨胀配率高的问题，本专利技术提供了。本专利技术的一种六铝酸盐高发射率热防护涂层，其特征在于六铝酸盐高发射率热防护涂层的化学式为LaMghMxAl11O19 ;其中，M为Mn、Fe、Co或Ni，O彡χ彡I。本专利技术的一种六铝酸盐高发射率热防护涂层的制备方法按以下步骤进行一、将Al2O3和La2O3置入马弗炉中，在温度为600 1200°C的条件下进行热处理，热处理时间为2 10h，得到Al2O3粉末和La2O3粉末；二、按照化学式LaMg1JMxAl11O19,按化学计量比称取步骤一得到的Al2O3粉末、La2O3粉末和A，将其混合，得到粉体混合物；其中，化学式LaMghMxAl11O19中M为Mn、Fe、Co或Ni，O 彡 X 彡 I ;A 为 MgO, MnO2' Fe2O3' CoO, Ni2O3 中的一种或 MgO 与 MnO2' Fe2O3' CoO, Ni2O3 中的一种按任意比例组成的混合物；MgO在称取前，需将MgO采用步骤一的方法进行热处理；三、将步骤二得到的粉体混合物放入球磨瓶中，加入广4倍于粉体混合物质量的ZrO2磨球和f 3倍于粉体混合物体积的无水乙醇，在球磨机上湿球磨6 30h后取出，进行烘干并过10(Γ500目筛，将过筛的混合粉末置入马弗炉中，在温度为1400 1800°C的条件下进行煅烧，煅烧时间为6 15h，将煅烧粉末进行研磨，得到研磨粉体；四、将步骤三的到的研磨粉体，按步骤三的方法重复操作2飞次，得到LaMg1^xMxAl11O19六铝酸盐粉末；五、将步骤四得到的LaMghMxAl11O19六铝酸盐粉末置于球磨瓶中，加入质量百分含量为1°/Γ12%聚乙烯醇水溶液，球磨5 24h，得到固含量为40% 70%的LaMgl_xMxAln019料浆；六、采用喷雾干燥仪，在进口温度为20(T220 °C的条件下，将步骤五得到的LaMghMxAl11O19料浆进行喷雾干燥，将收集到的颗粒过10(Γ500目筛，得到待喷涂LaMghMxAl11O19 喂料；七、将镍基高温合金板材的表面磨光后置于丙酮中进行超声清洗，得到待喷涂基体；八、采用封闭式喷砂机对步骤七得到的待喷涂基体的表面进行喷砂处理，得到镍基高温合金板材基体；其中，喷砂处理所用的砂粒为棕刚玉；九、采用大气等离子喷涂法，在步骤八得到的镍基高温合金板材基体上制备NiCoCrAlYTa结合层，得到覆层的镍基高温合金板材基体；其中，大气等离子喷涂法的参数为电流52(Γ600Α，电压5(T60V，主气流量45 60L/min ；十、采用大气等离子喷涂法,将步骤六得到的待喷涂LaMghMxAl11O19喂料喷涂在步骤九得到的覆层的镍基高温合金板材基体上，得到LaMghMxAl11O19六铝酸盐高发射率热防护涂层；其中，大气等离子喷涂法的参数为电流52(Γ600Α，电压5(T60V，主气流量45飞OL/min。本专利技术制备的六铝酸盐高发射率热防护涂层在500°C下具有较高的法向光谱发射率值，在疒14 μ m波段内大于0.9，而GH99镍基高温合金在相同的测试条件下其法向光谱发射率在整个测试波段范围内均为O. 2左右，极大提高了镍基高温合金面板表面的辐射传热效果。同时在热防护涂层与高温合金中间覆有NiCoCrAHTa结合层，解决了现有热防护涂层的抗热冲击性差和热膨胀失配的问题。本专利技术适用于金属材料热防护涂层的生产。附图说明图I是试验一得到的待喷涂LaFeAl11O19喂料整体形貌的电子扫描电镜图；图2是试验一得到的待喷涂LaFeAl11O19喂料表面的电子扫描电镜图；图3是试验一得到的LaFeAl11O19六铝酸盐高发射率热防护涂层的表面形貌电子扫描电镜图；图4是试验一得到的LaFeAl11O19六铝酸盐高发射率热防护涂层的截面形貌电子扫描电镜图；图5是试验一得到的LaFeAl11O19六铝酸盐高发射率热防护涂层以及待喷涂LaFeAl11O19喂料的物相分析结果曲线图；图6是试验二得到的LaMgAl11O19A铝酸盐高发射率热防护涂层、试验一得到的LaFeAl11O19六铝酸盐高发射率热防护涂层以及GH99镍基高温合金在500°C下的法向光谱发射率图谱。具体实施例方式本专利技术的技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式的一种六铝酸盐高发射率热防护涂层，其特征在于六铝酸盐高发射率热防护涂层的化学式为LaMghMxAl11O19 ;其中，M为Mn、Fe、Co或Ni，O < X < I0具体实施方式二 本实施方式的一种六铝酸盐高发射率热防护涂层的制备方法按以下步骤进行一、将Al2O3和La2O3置入马弗炉中，在温度为600 1200°C的条件下进行热处理，热处理时间为2 10h，得到Al2O3粉末和La2O3粉末；二、按照化学式LaMg1JMxAl11O19,按化学计量比称取步骤一得到的Al2O3粉末、La2O3粉末和A，将其混合，得到粉体混合物；其中，化学式LaMghMxAl11O19中M为Mn、Fe、Co或Ni，O 彡 X 彡 I ;A 为 MgO, MnO2' Fe2O3' CoO, Ni2O3 中的一种或 MgO 与 MnO2' Fe2O3' CoO, Ni2O3 中的一种按任意比例组成的混合物；MgO在称取前，需将MgO采用步骤一的方法进行热处理；三、将步骤二得到的粉体混合物放入球磨瓶中，加入Γ4倍于粉体混合物质量的ZrO2磨球和f 3倍于粉体混合物体积的无水乙醇，在球磨机上湿球磨6 30h后取出，进行烘 干并过100 500目筛，将过筛的混合粉末置入马弗炉中，在温度为140(Γ1800 的条件下进行煅烧，煅烧时间为6 15h，将煅烧粉末进行研磨，得到研磨粉体；四、将步骤三的到的研磨粉体，按步骤三的方法重复操作2飞次，得到LaMg1^xMxAl11O19六铝酸盐粉末；五、将步骤四得到的LaMghMxAl11O19六铝酸盐粉末置于球磨瓶中，加入质量百分含量为1% 12%聚乙烯醇水溶液，球磨5 24h，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种六铝酸盐高发射率热防护涂层，其特征在于六铝酸盐高发射率热防护涂层的化学式为LaMg1？xMxAl11O19；其中，M为Mn、Fe、Co或Ni，0≤x≤1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳家虎，刘虹志，刘占国，王亚明，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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