[發明專利]高溫抗氧化ReAl涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201210105408.6
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102703863A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 張東博;曹健
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

技術領域

本發明屬于高溫涂層制備技術領域，特別涉及一種高溫氧化ReAl涂層的制備方法。

背景技術

隨著航空航天技術的發展，對材料的高溫抗氧化和保持較高的力學性能提出了越來越高的要求，但目前的高溫合金材料很難滿足所有工況條件下的要求，采用涂層技術能夠彌補單一材料的缺點，包括熱障涂層等高溫防護涂層的應用，為材料在高溫領域的受荷提供了新的解決途徑，然而，目前現有的涂層體系很難能夠滿足要求，因此開發新的涂層體系具有重要的意義。

為了提高航空航天部件的抗高溫氧化性，采用ReAl作為涂層，由于Re具有較好的抗高溫抗氧化性能和高溫力學性能，但在一定的溫度區間Re會發生氧化，為了使Re在此區間免受氧化，在Re中添加Al，由于在高溫條件下，Al氧化生成了Al₂O₃，致密的Al₂O₃具有很好的防護作用，因此ReAl被用來做抗高溫防護材料，能夠很好的保護基體免受外界環境的侵蝕。

目前制備涂層的方法有很多，電子束物理氣相沉積技術是以電子束作為熱源的一種蒸鍍方法，相對于其他薄膜制備方法，其蒸發速率高，幾乎可以蒸發所有的物質，而且沉積得到的涂層與基體的結合力非常好，所獲得的組織為柱狀晶結構。電子束功率易于調節，束斑尺寸和位置易于控制，有利于精確控制膜厚和均勻性，并且所獲得的涂層具有良好的表面粗糙度，有良好的空氣動力學性能而備受青睞。

發明內容

本發明的目的是提供一種可作為熱障涂層的粘結層或單獨作為高溫抗氧化涂層使用的高溫氧化ReAl涂層的制備方法。

本發明采用的技術方案可以分為以下步驟：

(1)將原子比為1∶1的Re金屬和Al金屬熔煉成直徑65mm～70mm、長度180mm～220mm的合金料棒；

(2)將步驟(1)得到的金屬棒放入電子束物理氣相沉積真空室中，采用電子束物理氣相沉積技術制備涂層，具體參數為：真空室的真空度為2×10^-2Pa，沉積速率為0.2μm/min.～0.5μm/min.，沉積時的基板溫度為800℃～900℃，涂層厚度為55μm～65μm；

(3)將步驟(2)中制備的試樣冷卻后在真空中進行熱處理，升溫速率為3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，于1050℃下保溫4小時，隨爐冷卻之后，即得到高溫抗氧化ReAl涂層。

本發明的有益效果為：

得到的涂層與基體的結合力好，所獲得的組織為柱狀晶結構；電子束功率易于調節，束斑尺寸和位置易于控制，能夠精確控制膜厚和均勻性，所獲得的涂層具有良好的表面粗糙度，有良好的空氣動力學性能。

具體實施方式

本發明提供了一種高溫氧化ReAl涂層的制備方法，下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步說明：

實施例1：

將原子比為1∶1的Re金屬和Al金屬熔煉成直徑68mm、長度200mm的合金料棒；將合金料棒放入電子束物理氣相沉積真空室中，將真空室的真空度控制在2×10^-2Pa，以0.3μm/min.的速率進行沉積，為了獲得更好的結合強度和涂層組織形貌，沉積時基板溫度控制在850℃左右，涂層厚度控制在60μm左右，將所制備好的試樣冷卻下來之后，放入爐中在真空中進行熱處理，其處理工藝為：升溫速率為3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，1050℃下保溫4小時，隨爐冷卻之后，即可制成所需要的新型高溫抗氧化侵蝕的涂層。

實施例2：

將原子比為1∶1的Re金屬和Al金屬熔煉成直徑70mm、長度220mm的合金料棒；將合金料棒放入電子束物理氣相沉積真空室中，將真空室的真空度控制在2×10^-2Pa，以0.2μm/min.的速率進行沉積，為了獲得更好的結合強度和涂層組織形貌，沉積時基板溫度控制在800℃左右，涂層厚度控制在55μm左右，將所制備好的試樣冷卻下來之后，放入爐中在真空中進行熱處理，其處理工藝為：升溫速率為3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，1050℃下保溫4小時，隨爐冷卻之后，即可制成所需要的新型高溫抗氧化侵蝕的涂層。

實施例3：

將原子比為1∶1的Re金屬和Al金屬熔煉成直徑65mm、長度180mm的合金料棒；將合金料棒放入電子束物理氣相沉積真空室中，真空室的真空度控制在2×10^-2Pa，以0.5μm/min.的速率進行沉積，為了獲得更好的結合強度和涂層組織形貌，沉積時基板溫度控制在900℃左右，涂層厚度控制在65μm左右，將所制備好的試樣冷卻下來之后，放入爐中在真空中進行熱處理，其處理工藝為：升溫速率為3℃/min.，真空度控制在(2-5)×10^-2Pa，1050℃下保溫4小時，隨爐冷卻之后，即可制成所需要的新型高溫抗氧化侵蝕的涂層。