[發明專利]一種采用鋁硼共滲工藝在鈮基合金上制備涂層的方法

有效

• 申請號: 201310674259.X
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103614692A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 李偉洲;秦澤華;劉偉;許安;周敏;楊陽;陳泉志;袁明佳
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C23C12/02
• 分類號: C23C12/02
• 代理公司: 廣西南寧公平專利事務所有限責任公司 45104
• 代理人: 王素娥

技術領域

本發明涉及合金的腐蝕與防護技術領域，具體是一種采用鋁硼共滲工藝在鈮基合金上制備涂層的方法，采用包埋滲技術在基體上制備高溫抗氧化涂層，從而達到提高基體抗氧化的目的。

背景技術

隨著各種工業燃氣輪機、航空噴氣發動機等熱端部件的進一步發展，現在廣泛使用的鎳基高溫合金的使用溫度（1100～1150℃）已經不能滿足技術發展的需求，亟需研發能在1200～1400℃使用的新型超高溫金屬結構材料及其相應的涂層制備應用技術，鈮基高溫合金由于其本身優異的物理與化學性能而成為重要首選材料之一。但鈮合金易發生氧化，純鈮甚至在600℃就發生粉化氧化的現象。在鈮基高溫合金表面制備高溫防護涂層是有效的解決措施，研究表明，合金表面滲鋁，滲硅，滲鋁硅，滲鋁鉿，滲鉻硅等涂層能有效的改善合金抗氧化性能。例如CN101824590A發明了一種Nb/NbCr₂基高溫合金表面抗氧化復合涂層的制備方法，其特征是方法步驟為：(1)Si-Al涂層的制備；(2)Sol-gel方法制備Al(OH)₃溶膠；(3)熱壓。CN102424948A發明了一種采用包埋滲工藝在Ni基高溫合金上制備CoAlNi涂層的方法，所述CoAlNi涂層厚度為10μm～30μm，CoAlNi涂層包含Al_0.9Ni_1.1和AlCo兩相。制得的CoAlNi涂層在1050℃高溫氧化時能夠形成連續、致密的Al₂O₃氧化物層，從而阻止涂層和基體的進一步被氧化，改善了基體的高溫抗氧化性能。制得的CoAlNi涂層在高溫900℃～950℃下具有良好的抗熱腐蝕性能。然而有關用包埋滲技術制備鈮基高溫合金涂層的專利鮮有報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種采用鋁硼共滲工藝在鈮基合金上制備涂層的方法。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種采用鋁硼共滲工藝在鈮基合金上制備涂層的方法是按以下步驟操作：

第一步：鈮基高溫合金的前處理

(1)依次用80#～1000#的SiC水磨砂紙將鈮基高溫合金進行表面磨光處理，制得第一試樣。

(2)將第一試樣放入無水乙醇中進行超聲波清洗15～20min，獲得第二試樣。

第二步：制作包埋滲料

(1)制作100g鋁硼包埋滲料由10g～11g粒度為100目的鋁粉、2g～4g粒度為200目的硼粉、3g～5g粒度為100目的NaF粉和余量粒度為100目的Al₂O₃粉組成。

(2)制作100g鋁包埋滲料由10g～11g粒度為100目的鋁粉、3g～5g粒度為100目的NaF粉和余量粒度為100目的Al₂O₃粉組成。

(3)制作100gAl₂O₃粉包埋滲料僅由粒度為100目的Al₂O₃粉組成。

第三步：采用包埋鋁硼共滲工藝制備高溫抗氧化涂層

(1)將第二步制得的鋁硼包埋滲料放入坩堝底部，大約填滿坩堝六分之一，然后將第一步中處理后的第二試樣放入坩堝中間部位并置于鋁硼包埋滲料表面上，并將其四周填滿鋁硼包埋滲料直至填滿坩堝大約三分之一；再將第二步制得的鋁包埋滲料放入坩堝中，又填滿坩堝三分之一；接著將第二步制得的Al₂O₃粉包埋滲料將坩堝填滿，蓋上坩堝蓋子并密封后，形成熱處理樣品。

(2)將熱處理樣品放入石英管的中間部位，接著將石英管密封，然后用機械真空泵抽石英管30min～60min后，再將石英管封管，最后將石英管放入管式電阻爐內。

(3)設置管式電阻爐的升溫速率為5～7℃/min，包埋滲溫度860℃～940℃，包埋滲的時間4～6h。

(4)開啟管式電阻爐，按照規定的包埋滲時間進行加熱與保溫，在包埋滲時間結束時，關閉管式電阻爐，隨管式電阻爐冷卻至室溫；從管式電阻爐中拿出石英管并且解封石英管后取出樣品，即制得最終試樣。

(5)將最終試樣放入酒精中經超聲波清洗15～20min后，冷風吹干，得到在鈮基高溫合金試樣表面滲有鋁硼的高溫抗氧化涂層。

上述制得的鋁硼的高溫抗氧化涂層包含有NbAl₃、NbB₂、AlB₁₂和Nb₅B₆四個相。