【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及涂層和表面處理，具體而言，涉及一種耐高溫低紅外發(fā)射率涂層、涂層制備方法和耐高溫零件。
技術(shù)介紹
1、通過冷卻、降溫、遮擋或降低紅外發(fā)射率等途徑來降低目標(biāo)表面溫度與發(fā)射率，從而改變目標(biāo)的紅外輻射特征，是實(shí)現(xiàn)紅外隱身的兩條重要技術(shù)途徑。其中，低紅外發(fā)射率涂層是利用表面涂層技術(shù)在飛行器高溫部位涂覆具有低紅外發(fā)射率特性的涂層材料，以降低其表面發(fā)射率，已成為提高飛行器紅外隱身性能的一種簡單、便捷、有效的技術(shù)手段。其中，低紅外發(fā)射率指的是紅外發(fā)射率低于0.2。目前常用的耐高溫低紅外發(fā)射率涂層主要是在高溫合金基體表面依次制備抗氧化粘結(jié)層、阻擴(kuò)散陶瓷層(氧化物層)、低紅外發(fā)射率貴金屬功能面層。
2、cn112281161a公開了一種低發(fā)射率紅外涂層制備方法，該方法在低真空度高溫環(huán)境對mcraly薄膜層進(jìn)行氧化，預(yù)氧化制備α-al2o3薄膜作為涂層的阻擴(kuò)散層，但預(yù)氧化工藝制備氧化膜層受厚度所限，阻擴(kuò)散效果較差，高溫工況下基體及粘結(jié)層中co、ni等金屬元素向功能面層擴(kuò)散，加速積炭在零部件表面的富集，引起涂層紅外發(fā)射率升高，導(dǎo)致隱身能力不斷降低。
3、cn109457210a公開了一種制備高溫低紅外發(fā)射率涂層方法，該專利技術(shù)中采用多弧離子鍍工藝制備貴金屬pt功能面層，通過過多弧離子鍍或磁控濺射等物理氣相沉積工藝等傳統(tǒng)思路制備貴金屬層，存在費(fèi)時(shí)費(fèi)力、貴金屬靶材利用率低、生產(chǎn)成本高等問題，而且采用磁控濺射、多弧離子鍍等物理氣相沉積工藝制備的貴金屬鍍膜與基底結(jié)合僅為物理結(jié)合，兩者之間的界面結(jié)合相對較弱，在循環(huán)熱震工況環(huán)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的第一個(gè)目的在于提供一種耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，以解決現(xiàn)有隱身能力降低的技術(shù)問題。
2、本專利技術(shù)提供的耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，由nicocralyhf金屬粘結(jié)層、zro2陶瓷阻擴(kuò)散層和鉑功能面層組成，所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層位于基體的表面，所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層位于所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層的表面，所述鉑功能面層位于所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面。
3、本專利技術(shù)耐高溫低紅外發(fā)射率涂層帶來的有益效果是：
4、采用zro2作為陶瓷擴(kuò)散阻擋層，以減緩高溫合金基體和貴金屬面層之間的互擴(kuò)散，防止高溫服役過程中高溫合金基體合金中fe、co、ni等元素向鉑功能面層的擴(kuò)散而加速積炭在零部件表面的富集引起涂層紅外發(fā)射率升高。由于zro2陶瓷阻擴(kuò)散層和基體熱膨脹系數(shù)不匹配，冷熱循環(huán)過程中，zro2陶瓷阻擴(kuò)散層和基體之間產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，導(dǎo)致zro2陶瓷阻擴(kuò)散層容易剝落失效，采用nicocralyhf金屬粘結(jié)層緩解陶瓷阻擴(kuò)散層和基體合金熱膨脹系數(shù)不匹配引起的熱應(yīng)力問題。本申請的金屬粘結(jié)層與nicraly粘結(jié)層相比，nicocralyhf中分別添加了co和hf元素，co元素可以提高粘結(jié)層抗腐蝕性能，在nicocralyhf中增加了稀土元素hf，在hf和y雙元稀土元素作用下，可進(jìn)一步提高氧化膜與粘結(jié)層結(jié)合性能，從而提高粘結(jié)層長時(shí)間抗氧化性能。
5、本專利技術(shù)的第二個(gè)目的在于提供一種涂層制備方法，以解決隱身能力降低的技術(shù)問題。
6、本專利技術(shù)提供的涂層制備方法，用于制造上述的耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，所述涂層制備方法包括：
7、采用多弧離子鍍在工件表面制備所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層；
8、采用懸浮液液料等離子噴涂在所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層表面制備所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層；
9、采用電沉積方法在所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面制備所述鉑功能面層。
10、通過采用電沉積的方法在zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面制備鉑功能面層，貴金屬利用率高，涂層成本低，且該工藝制備的鉑層具有良好的結(jié)合強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性。而且采用懸浮液液料等離子噴涂在nicocralyhf金屬粘結(jié)層表面制備zro2陶瓷阻擴(kuò)散層，可以形成厚度較大的zro2陶瓷阻擴(kuò)散層，可以更有效地防止基體合金中fe、co、ni等元素向鉑功能面層的擴(kuò)散。
11、可選的技術(shù)方案中，制備所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層之前，對基體表面進(jìn)行濕噴砂處理，然后放置在乙醇中超聲波清洗，去除表面污物。
12、可選的技術(shù)方案中，在制備所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層之后，制備所述鉑功能面層之前，對所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面進(jìn)行濕噴砂處理，使所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面ra小于1.0μm。
13、可選的技術(shù)方案中，所述采用多弧離子鍍在工件表面制備所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層過程中；設(shè)定溫度400℃～450℃；輝光清洗時(shí)間10min～20min，輝光偏壓600v～1000v，輝光真空度1.5pa～2.0pa；氬氣流量100sccm-200sccm，工作真空度0.1pa～1.0pa；偏壓設(shè)定：占空比50％～85％，工作偏壓30v～100v，弧電流60a～90a。
14、可選的技術(shù)方案中，制備所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層后，所述涂層制備方法還包括：
15、對所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層的表面噴丸處理，使所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層的表面ra小于1.0μm；
16、對噴丸整平后的零件進(jìn)行真空熱處理，然后進(jìn)行超聲清洗。
17、可選的技術(shù)方案中，在對噴丸整平后的零件進(jìn)行真空熱處理中，熱處理的溫度860℃～880℃，真空度3×10-4pa，時(shí)間3.5h～4.5h。
18、可選的技術(shù)方案中，所述采用電沉積方法在所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面制備所述鉑功能面層過程中，電沉積溫度90℃～95℃，溶液ph值10～11，電沉積的電流密度0.5asd～1asd，時(shí)間20～30min。
19、本專利技術(shù)的第三個(gè)目的在于提供一種耐高溫零件，以解決隱身能力降低的技術(shù)問題。
20、本專利技術(shù)提供的耐高溫零件，所述耐高溫零件包括基體和設(shè)置于所述基體上的耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，所述基體的材質(zhì)為高溫合金。
21、通過在耐高溫零件中設(shè)置上述耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，相應(yīng)地，該耐高溫零件具有上述耐高溫低紅外發(fā)射率涂層的所有優(yōu)勢，在此不再一一贅述。
22、可選的技術(shù)方案中，所述高溫合金為k465或dz417g。
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1.一種耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，其特征在于，由NiCoCrAlYHf金屬粘結(jié)層、ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層和鉑功能面層組成，所述NiCoCrAlYHf金屬粘結(jié)層位于基體的表面，所述ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層位于所述NiCoCrAlYHf金屬粘結(jié)層的表面，所述鉑功能面層位于所述ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面。
2.一種涂層制備方法，用于制造權(quán)利要求1的耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，其特征在于，所述涂層制備方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，制備所述NiCoCrAlYHf金屬粘結(jié)層之前，對基體表面進(jìn)行濕噴砂處理，然后放置在乙醇中超聲波清洗，去除表面污物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，在制備所述ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層之后，制備所述鉑功能面層之前，對所述ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面進(jìn)行濕噴砂處理，使所述ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面Ra小于1.0μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，所述采用多弧離子鍍在工件表面制備所述NiCoCrAlYHf金屬粘結(jié)層過程中；設(shè)定溫度400℃～450℃；輝光清洗時(shí)間10m
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，制備所述ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層后，所述涂層制備方法還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涂層制備方法，其特征在于，在對噴丸整平后的零件進(jìn)行真空熱處理中，熱處理的溫度860℃～880℃，真空度3×10-4Pa，時(shí)間3.5h～4.5h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，所述采用電沉積方法在所述ZrO2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面制備所述鉑功能面層過程中，電沉積溫度90℃～95℃，溶液pH值10～11，電沉積的電流密度0.5ASD～1ASD，時(shí)間20min～30min。
9.一種耐高溫零件，其特征在于，所述耐高溫零件包括基體和設(shè)置于所述基體上的權(quán)利要求1的耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，所述基體的材質(zhì)為高溫合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的耐高溫零件，其特征在于，所述高溫合金為K465或DZ417G。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，其特征在于，由nicocralyhf金屬粘結(jié)層、zro2陶瓷阻擴(kuò)散層和鉑功能面層組成，所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層位于基體的表面，所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層位于所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層的表面，所述鉑功能面層位于所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面。
2.一種涂層制備方法，用于制造權(quán)利要求1的耐高溫低紅外發(fā)射率涂層，其特征在于，所述涂層制備方法包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，制備所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層之前，對基體表面進(jìn)行濕噴砂處理，然后放置在乙醇中超聲波清洗，去除表面污物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，在制備所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層之后，制備所述鉑功能面層之前，對所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面進(jìn)行濕噴砂處理，使所述zro2陶瓷阻擴(kuò)散層的表面ra小于1.0μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂層制備方法，其特征在于，所述采用多弧離子鍍在工件表面制備所述nicocralyhf金屬粘結(jié)層過程中；設(shè)定溫度400℃～450℃；輝光清洗時(shí)間10min～20min，輝光偏壓...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：何箐，白新波，李建超，王世興，
申請(專利權(quán))人：北京金輪坤天特種機(jī)械有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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