Ni-Mo-Al-Gd（La，Sm）镀层的制备(4)
粘结层可以有效提高合金基体的抗氧化性能，同时能够改善陶瓷层与高温金属合金基底二者的物理相容性能，并可以在力学性能、热膨胀系数以及界面结合强度等方面起到过渡的作用[14,15]，故而，粘结层材料是影响热障涂层（TBCs）抗热震性能的关键因素[16]。其实，粘结层不仅增强了陶瓷层和合金基体彼此的结合强度，还防止合金基体被氧化。热障涂层失效的发生一般认为是与涂层内的热应力以及涂层与基体的结合强度有所降低有关的，但是，其实粘接层表面在长期高温氧化环境中生成的热生长氧化物(TGO)的形成才是导致热障涂层（TBCs）失效的根本原因[17]。
作为陶瓷层的过渡，位于金属合金基体和陶瓷层之间的粘结层，为了改善涂层与合金基体之间存在的热膨胀系数差异，并有效缓解体系里面的热应力，阻碍氧气通过多孔的陶瓷层来腐蚀氧化基体。因此，要求粘结层材料应具有以下几种特征[18,19]：
1）材料能形成致密的耐腐蚀、抗氧化的涂层，可以防止氧气或者其他腐蚀类介质在高温下穿过多孔陶瓷层的孔隙将合金基体氧化；
2）介于合金基体和陶瓷层之间材料的热膨胀系数才可以减少二者热膨胀的不匹配，从而有效降低涂层内的热应力；
3）要求材料与金属合金基体的结合强度要大，最好能是冶金结合；
4）最好材料拥有粗糙的表面，这样可以提高粘结层与陶瓷层的结合强度。
现在国内外普遍使用的热障涂层基底是镍基高温合金，而为了缓解陶瓷层和镍基基体的热不匹配性，也为了有效提高镍基基体的抗氧化性，通常也会在镍基基体和陶瓷涂层之间加一层材料为MCrAlY的金属粘结层[2]。
1.1.3 周期换向脉冲电镀
运用陶瓷的高耐热性、抗腐蚀性和低导热性可以对合金材料进行有效的保护。因此，热障涂层也需要满足以下一些条件[20]。
1）较高的熔点；
2）较低的密度；
3）高热反射率；
4）优良的抗热冲击性能；
5）低蒸汽压；
6）高抗高温氧化及抗高温腐蚀力；
7）低热导率；
8）高热膨胀系数。
为了获得更高性能的陶瓷涂层材料，使ZrO2系热障涂层的使用寿命延长一直以来都是研究热障涂层的一个重要项目。在研究热障涂层时，对于热导率的研究也一直都是重点。它主要包含两块内容：一是找到具有低热导率的材料；二是在现有的ZrO2陶瓷基础上找到使热导率降低的办法。在选择低热导率热障涂层材料的原则有下面几条[21]：
1）有低的热导率的材料；
2）在热力学上稳定，不与铝发生化学变化；
3）得到稳定和一定比例的孔隙。
根据上面的条件，相对适合的高温热障涂层的陶瓷材料主要有ZrO2、ZrO2／Al2O3、Al2O3、Y2O3／CeO₂稳定的氧化锆、莫来石、锆酸镧、稀土氧化物、锆酸锶、磷酸锆、硅酸锆、钛酸锆陶瓷等，其中Y2O3／CeO₂稳定的氧化锆有最好的整体性能，当下广泛被应用于陶瓷热障涂层。
1.1.4 Al在粘结层中的应用
提高粘结层的抗氧化能力一般依赖于在粘结层和陶瓷层界面处生成一层连续稳定并且生长及其缓慢的TGO层，而致密的Al2O3层由于其对氧和金属离子均具有较低的扩散率，同时它还具有相当高的热化学稳定性[22]，所以，使粘结层的合金元素Al在粘结层表面被氧化成均一、稳定、连续的Al2O3层就成为了改善热障涂层使用寿命的关键。
镍基高温合金难免在高温环境下发生氧化而导致材料的失效或脱落，向镍基合金中添加少量Al和Cr元素，能提高合金的抗氧化能力。其原因是Al、Cr容易氧化成致密的氧化膜Al2O3和Cr2O3，能阻止内部金属继续被氧化[23]。Cr2O3转化成易挥发的Cr2O3，所以Al2O3成为必然的选择[27]。