稳定氧化锆粉的熔点高达2450摄氏度,这也决定了粉末对等离子体喷涂系统不友好,需要下游涂层企业优化参数,使粉末正常发挥,形成理想的热障涂层。
通过研发,我们制备了一种空心结构的粉末。与实心粉相比,空心氧化硅稳定氧化锆对热喷涂系统更友好:在等离子体喷涂过程中更容易熔化,熔化后形成空心液滴,平颗粒直径小,涂层厚度均匀,缺陷少。
一般来说,我们使用8YSZ制备热障涂层,以保护熔点为1350摄氏度的高温合金基体在1600摄氏度的工作环境中。该涂层的柱状微裂纹结构是其导热率低、抗热震性能高的关键,而空心粉末制备涂层的柱状微裂纹均匀、适中,空心粉末涂层既不会出现较高的孔隙率,也不会降低梯度涂层之间的结合强度。它是高性能热障涂层的优选材料。
另一方面,我们经常使用20YSZ来制备石墨坩埚,以抵抗熔化高温合金时产生的熔化腐蚀和热冲击。与实心粉相比,空心20YSZ粉在等离子体烟雾中更好地熔化,在基底沉积时形成飞溅平液滴,可降低涂层孔隙率,减少金属熔体与石墨基体的接触,避免热蒸汽和碳化物污染金属熔体本身。
需要注意的是,石墨坩埚的热膨胀系数与YSZ不是数量级的,因此需要使用金属钼涂层进行基础,使三者之间的热膨胀系数趋同;此外,在热喷涂之前,石墨坩埚需要预热,温度一般在450摄氏度左右。