表面粗糙度对PS-PVD热障涂层陶瓷层沉积的影响

曾威^1,2，毛杰^1,2，马景涛^1,2,3，邓畅光^1,2，邓子谦^1,2，邓春明^1,2，宋鹏³

1. 广东省新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室2. 广东省新材料研究所广东省现代表面工程技术重点实验室3. 昆明理工大学材料科学与工程学院

摘 要：研究基于等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）工艺的沉积表面的粗糙度对YSZ陶瓷层结构的影响,初步阐明了表面粗糙度对陶瓷层气相沉积过程的影响和涂层结构的形成规律。采用PS-PVD工艺在预制有NiCoCrAlYTa黏结层的K417G高温合金上制备YSZ陶瓷层;采用SEM、粗糙度检测仪、3D表面形貌仪等方法分析PS-PVD YSZ陶瓷涂层的形貌和结构特征。基体表面粗糙度对PS-PVD涂层结构有很大影响。结果表明:当基体表面粗糙度分别为R_a≤2μm,2μm<R_a<6μm,R_a≥6μm时,涂层粗糙度分别在3.5～5,6～10,10～15μm区间;特征表面形貌"菜花头"的直径随着基体表面粗糙度的增加而逐渐增大,d_P=38.5μm,d_280S=25.5μm,d_60S=38.7μm,d_24S=102μm,d_S=137μm。表面粗糙度主要通过PS-PVD气相沉积过程中的阴影效应来影响涂层生长和形成差异性结构,随着基体表面粗糙度的增加,YSZ陶瓷层受阴影效应影响增大,表面形貌"菜花头"尺寸和柱状结构间间隙增大,形成更加疏松的结构。

关键词：等离子喷涂-物理气相沉积;热障涂层;YSZ陶瓷层;表面粗糙度;