[發(fā)明專利]一種采用包埋滲工藝在Ni基高溫合金上制備Y改性CoAlNi涂層的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210540509.6
• 申請日: 2012-12-13
• 公開（公告）號: CN103060747A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周春根;喬敏;李海霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: C23C10/52
• 分類號: C23C10/52
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高溫涂層，更特別地說，是指一種采用包埋滲工藝在Ni基高溫合金上制備Y改性CoAlNi涂層的方法。

背景技術(shù)

鎳基高溫合金通常在高溫下具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和抗蠕變等性能，這使得它被廣泛的應(yīng)用于航空噴氣發(fā)動機(jī)、各種工業(yè)燃汽輪機(jī)等熱端部件，比如發(fā)動機(jī)葉片。但是為了提高合金高溫強(qiáng)度所添加的元素通常會降低高溫合金的抗氧化和抗熱腐蝕等性能。解決這一問題的有效措施是在合金表面制備高溫防護(hù)涂層，許多科研人員做了大量的研究，比如合金表面滲鋁，滲鋁硅，滲鉻硅，滲鋁鉿等，研究結(jié)果表明，這些涂層能比較有效的改善合金抗氧化和抗熱腐蝕性能。為了進(jìn)一步提高合金的抗高溫循環(huán)氧化和抗熱腐蝕性能，CoAlNiY涂層是一種具有潛力的新型涂層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種采用包埋滲方法在Ni基高溫合金上制備Y改性CoAlNi涂層的方法，通過在高溫下產(chǎn)生出Co、Al和Y的活性原子，使Co、Al和Y的活性原子擴(kuò)散到基體內(nèi)部，從而生成涂層。涂層表面與基體之間存在有互擴(kuò)散層。所述制得的CoAlNiY涂層厚度為10μm～30μm，CoAlNiY涂層只有Al_0.9Ni_1.1相，其中部分Ni原子被Co原子所替代，Y原子以占位固溶的形式存在于Al_0.9Ni_1.1相中。

本發(fā)明是一種采用包埋滲工藝在Ni基高溫合金上制備Y改性CoAlNi涂層的方法，其包括有下列步驟：

第一步：基體的前處理

（A）用800#的SiC水磨砂紙將Ni基高溫合金進(jìn)行表面磨光處理，制得第一試樣；

（B）將第一試樣放入無水乙醇中進(jìn)行超聲清洗10～15min后，獲得第二試樣；

第二步：制包埋滲料

制100g包埋滲料由6～8g粒度為100目的Al粉、15～25g粒度為100目的Co粉、1～3g粒度為100目的Y₂O₃粉、3～5g粒度為100目的NH4Cl粉、3～5g粒度為100目的NH₄I粉和余量粒度為100目的Al₂O₃粉組成；

第三步：采用包埋滲工藝制備Y改性CoAlNi涂層

（A）將第二步制得的包埋滲料放入坩堝底部，然后將第一步中處理后的第二試樣放入坩堝中間部位，并在其四周填滿余量的包埋滲料，蓋上坩堝蓋子并密封后，形成熱處理樣品，并將熱處理樣品置入電阻爐內(nèi)；

（B）設(shè)置電阻爐的升溫速率為3～7℃/min，包埋滲溫度1000℃～1100℃，包埋滲時間5～12h；

（C）開啟電阻爐，通入氬氣；所述氬氣的質(zhì)量百分比純度為99.0%，流量60ml/min～150ml/min；

（D）在包埋滲時間結(jié)束時，關(guān)電阻爐，隨電阻爐冷卻至100℃時，停止通入氬氣；打開爐門取出試樣，即制得第三試樣；

（E）將第三試樣放入酒精中經(jīng)超聲波清洗10～20分鐘后，冷風(fēng)吹干，得到在Ni基高溫合金表面滲有的CoAlNiY涂層。

采用本發(fā)明包埋滲工藝制得的CoAlNiY涂層的優(yōu)點(diǎn)在于：

①利用包埋滲工藝的熱化學(xué)處理方法，使得包埋滲料在產(chǎn)生出Co、Al和Y的活性原子，使Co、Al和Y的活性原子擴(kuò)散到基體內(nèi)部，從而生成涂層。涂層表面與基體之間存在有互擴(kuò)散層。

②利用熱阻爐進(jìn)行化學(xué)熱處理制得的CoAlNiY涂層厚度為10μm～30μm，CoAlNiY涂層只有Al_0.9Ni_1.1相，其中部分Ni原子被Co原子所替代，Y原子以占位固溶的形式存在于Al_0.9Ni_1.1相中。工藝可控、生產(chǎn)成本低。

③制得的CoAlNiY涂層在高溫1050℃循環(huán)氧化時能夠形成連續(xù)、致密的Al₂O₃氧化物層，從而阻止涂層和基體的進(jìn)一步被氧化，改善了Ni基高溫合金基體的抗高溫循環(huán)氧化性能。

④制備的CoAlNiY涂層在75%的硫酸鈉和25%的氯化鈉組成的腐蝕劑中進(jìn)行高溫腐蝕測試：在溫度900℃～950℃的條件下，腐蝕100～200小時后，觀察試樣，其表面平整、無剝落，說明CoAlNiY涂層具有很好的抗熱腐蝕性能。

附圖說明

圖1是采用本發(fā)明方法在基體上制CoAlNiY涂層的示意圖。

圖2是實施例1制得的CoAlNiY涂層的SEM照片。