一种具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层及其制备方法与流程

技术特征：
1.一种具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层，其特征在于，所述低热导率热障涂层的化学式为sr
x
(zr
0.9
a
0.05
b
0.05
)o
1.95 x
，a和b分别为镧、铈、钕、钐、铕、钆、镝、铒、镱、镥、钇中的一种，且a与b不相同，0.8≤x≤1.0。2.根据权利要求1所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层，其特征在于，所述低热导率热障涂层材料的化学式为sr
1.0
(zr
0.9 la
0.05
b
0.05
)o
2.95
，b为钕、钐、铕、钆、镝、铒、镱、镥或钇；或者，所述低热导率热障涂层材料的化学式为sr
0.9
(zr
0.9
nd
0.05
b
0.05
)o
2.85
，b为钐、铕、钆、镝、铒、镱、镥或钇；或者，所述低热导率热障涂层材料的化学式为sr
0.8
(zr
0.9
sm
0.05
b
0.05
)o
2.75
，b为铕、钆、镝、铒、镱、镥或钇。3.根据权利要求1所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层，其特征在于，所述低热导率热障涂层材料的化学式为sr
1.0
(zr
0.9 yb
0.05
y
0.05
)o
2.95
。4.一种具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a：将sr(no3)2粉末、zr(no3)2粉末、a(no3)3粉末和b(no3)3粉末依次加入水中，搅拌混匀后得到混合硝酸盐溶液；将混合硝酸盐溶液和氨水同时滴入草酸铵(nh4)2c2o4溶液中；滴定完成并陈化3～6h，待上层液体澄清后，将反应得到的沉淀物依次进行水洗和醇洗，洗涤至中性并离心，即制得粉体浆料；步骤b：将粉体浆料与分散剂溶液混合后置于容器中，加入去离子水和磨珠进行球磨，得到前驱体悬浮液；步骤c：采用悬浮液等离子喷涂工艺将前驱体悬浮液喷涂到基体材料上，即制备得到具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层；所述低热导率热障涂层的化学式为sr
x
(zr
0.9
a
0.05
b
0.05
)o
1.95 x
，a和b分别为镧、铈、钕、钐、铕、钆、镝、铒、镱、镥、钇中的一种，且a与b不相同，0.8≤x≤1.0。5.根据权利要求4所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤a中，混合硝酸盐溶液中sr
2
的浓度为0.1～0.3mol/l；草酸铵(nh4)2c2o4溶液中草酸铵(nh4)2c2o4的浓度为0.2～0.4mol/l，氨水中nh3的质量分数25～28wt.％；混合硝酸盐溶液和草酸铵(nh4)2c2o4溶液的体积之比为1:3～5；滴定时，反应体系的ph保持在9～12的范围内。6.根据权利要求4所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤b中，前驱体悬浮液中粉体浆料的质量分数为5～20wt.％，前驱体悬浮液中分散剂的质量为粉体浆料质量的0.5～2％；所述分散剂溶液为聚丙烯酸铵水溶液，聚丙烯酸铵水溶液中聚丙烯酸铵的质量分数为50wt.％。7.根据权利要求4所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤b中，球磨时间为1.5～3h；前驱体悬浮液中，粉体浆料颗粒的中位粒径小于或等于1.2μm。8.根据权利要求4所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤c中，将前驱体悬浮液通过轴向送液装置送入雾化喷头；前驱体悬浮液的送液速率为24～40ml/min，雾化喷头的雾化气流速为12～20l/min。
9.根据权利要求4所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤c中，悬浮液等离子喷涂工艺的参数为：气体的总流速为240～300l/min，且气体中，氩气的体积分数为75～77％，氢气的体积分数为12～13％，氮气的体积分数为11～12％；电流为200～220a，功率为85～90kw；喷枪的横移速度为700～800mm/s，喷枪的纵向步长为1～2mm/step；喷涂距离为50～100mm，基体材料的预热温度为200～450℃；制得具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的厚度在100～300μm范围内。10.根据权利要求4所述的具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层的制备方法，其特征在于，在步骤c中，先在基体材料表面采用大气等离子喷涂工艺制备nicocraly金属粘结层，然后再在nicocraly金属粘结层表面采用悬浮液等离子喷涂工艺制备具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层。

技术总结
本发明公开一种具有垂直裂缝结构的低热导率热障涂层及其制备方法，热障涂层的化学式为Sr


技术研发人员：马文 高元明 白玉 张鹏 齐英伟 张辰楠 董红英 黄娇
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2021.11.09
技术公布日：2022/2/8