[發明專利]一種高溫抗氧化銥基納米晶復合涂層及其制備方法

無效

• 申請號: 201210279046.2
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN103572210A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 陳照峰;吳王平
• 申請（專利權）人: 蘇州宏久航空防熱材料科技有限公司
• 主分類號: C23C14/14
• 分類號: C23C14/14;C23C14/34;C23C14/35
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技術領域

本發明涉及一種高溫抗氧化涂層及其制備方法，尤其是涉及一種高溫抗氧化銥基納米晶復合涂層及其制備方法。

背景技術

鎳基高溫合金是一種重要的耐高溫抗氧化材料，廣泛應用于燃氣輪機葉片等高溫部件。航空發動機中作為高溫下服役的工程合金材料，不僅要有足夠的高溫強度，還要具有良好的抗高溫氧化性能，單靠合金本身很難同時滿足這兩個要求。利用表面涂層提高合金的抗高溫氧化能力。早在20世紀40年代就出現了航空發動機防護涂層的報道，經過幾十年的研究，高溫涂層材料的成分與結構等方面均有了巨大的改進。20世紀70年代出現了改進型鋁化物涂層，如鋁-鉻、鋁-硅、鋁-鈦、鉑-鋁，其中以鍍鉑滲鋁形成的鉑鋁化物涂層具有更長的使用壽命。20世紀80年代發展了可以調整涂層成分，能在更高溫度下起到高溫抗氧化作用的等離子體噴涂MCrAlY涂層(M代表Fe、Co、Ni或二者的結合)，被普遍地用作為熱障涂層系統的金屬粘結層。它克服了傳統鋁化物涂層與基體之間相互制約的弱點，在抗高溫氧化方面有顯著的改善。為了緩解陶瓷涂層和基體的熱膨脹不匹配，同時也為了提高合金基體的抗氧化，在基體和陶瓷涂層間加了一層金屬粘結層。日本近幾年在燃氣輪機用關鍵金屬材料投入了巨大的力量，鎳基超合金作為當前燃氣輪超高溫零件的主題材料仍在發展中，工作溫度不斷在提高，基體合金中加入鉑族金屬是一個重要的研究方向。其中銥具有較高的熔點、化學性質穩定、硬度高，是高溫下熱強度和熱穩定性能最優良的金屬，也是唯一擁有極高熔點同時具有很強抗氧化性的金屬，并且是唯一能在1600℃以上空氣中仍有很好機械性能的金屬。銥基金屬間化合物與鎳基超合金類似的組織。新開發的銥基金屬間化合物材料在1200℃下的強度達到1000MPa，顯示出優良的高溫性能。國外研究資料表明，已在鎳基超合金基體表面鍍銥-鉿、銥-鉑、銥-鉭合金涂層作為粘結涂層，然后在滲鋁來提高高溫抗氧化能力，該類涂層具有有效的阻隔合金元素的作用，然而結合強度和使用溫度不能滿足某些工程可靠性的需要。

發明內容

本發明要解決的一個技術問題是提供了一種高溫抗氧化銥基納米晶復合涂層，其特征在于該涂層分為兩層，內層由銥組成，表層由銥基合金組成。

所述復合涂層內層銥涂層厚度為1μm?-5?μm，表層銥基合金涂層厚度為10μm?-20?μm。

所述復合涂層中的合金元素為鈦、鈮、釩、鋯、鉿、鉭、釔、鋁、鎢、銠、鉑中的一種或多種。

所述復合涂層中的合金以單質和/或金屬間化合物形式存在。

本發明要解決的另一個技術問題是提供一種高溫抗氧化銥基納米晶復合涂層的制備方法，其特征在于在基體材料的表面制備雙層結構的復合涂層；首先在基體材料的表面制備納米晶銥涂層；然后在銥涂層的表面制備銥基納米晶涂層，其中銥含量為50?at.%~95?at.%，余量為合金元素。

所述的高溫抗氧化銥基納米晶復合涂層的制備方法，其特征在于制備銥涂層采用的方法是以下兩類方法之一：物理氣相沉積和化學氣相沉積；其中所采用的物理氣相沉積是雙層輝光等離子表面改性、激光脈沖沉積、磁控濺射或電子束物理氣相沉積；所采用的化學氣相沉積是金屬基化學氣相沉積或激光化學氣相沉積。

所述的高溫抗氧化銥基納米晶復合涂層的制備方法，其特征在于制備銥涂層采用物理氣相沉積和化學氣相沉積方法；其中采用的物理氣相沉積是磁控濺射或電子束物理氣相沉積。

所述的高溫抗氧化銥基納米晶復合涂層的制備方法，其特征在于制備銥涂層所采用的方法是雙層輝光等離子表面改性；在銥涂層上制備銥基涂層所采用的方法是磁控濺射。

應用效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：

（1）復合涂層與基體材料結合強度高；

（2）納米晶涂層提高高溫抗氧化能力；

（3）納米晶涂層具有較好的隔熱效果；

（4）復合涂層具有較長的使用壽命。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定。

實施例

實施例1