[發明專利]一種用于γ-AlTi合金防護的耐高溫熔鹽腐蝕納米多層復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811090087.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109234672B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 鄒長偉;唐曉山;梁楓;田燦鑫
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/35
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本發明涉及一種用于γ?AlTi合金防護的耐高溫熔鹽腐蝕納米多層復合涂層及其制備方法。所述涂層包括在基體表面依次設置元素和應力漸變結構的AlCrON緩沖層和納米多層復合層，所述納米多層復合層包括在AlCrON緩沖層表面依次交替設置的AlCrSiYN功能層和MoSiB擴散阻擋層。本發明提供的納米多層復合涂層以雙重漸變結構AlCrON涂層為緩沖層，提高了基體與涂層之間的結合力，通過交替設置的AlCrSiN功能層和MoSiB層，打斷了主功能層的柱狀生長模式，阻斷高溫下元素擴散通道，提高了抗機械磨損性能和抗高溫熔鹽腐蝕性能，抑制了金屬重離子腐蝕和析出，對于γ?AlTi合金的高溫防護性能大幅度提高。

技術領域

本發明屬于硬質涂層技術領域，具體涉及一種用于γ-AlTi合金防護的耐高溫熔鹽腐蝕納米多層復合涂層及其制備方法。

背景技術

γ-TiAl合金低密度、高比強度、高比模量、較高的高溫強度與剛度、良好的抗蠕變能力，使其成為航天、航空及航海領域中耐熱結構件中極具競爭力的結構材料。γ-TiAl合金中A1含量己經高達50at.％仍無法發生A1的優先選擇性氧化生成致密連續的A1₂O₃保護膜，在高溫空氣中只能生成TiO₂與A1₂O₃混合膜，而TiO₂膜是一種疏松的結構，使其抗高溫氧化性嚴重不足。飛機或輪船的發動機等高溫設備，前端部件溫度較高，近海工作會附著大量腐蝕性鹽類，那么表面覆蓋一層較薄的離子態熔鹽，這就導致了高溫熔鹽腐蝕，縮短了部件的使用壽命。γ-TiAl合金高溫腐蝕性能不足已經極大地限制了γ-TiAl合金的廣泛應用，如何提高γ-TiAl合金耐高溫腐蝕性能的問題顯得日益突出。

表面改性技術可充分發揮基體材料與表面涂層材料的綜合優勢，既滿足對結構性能(強度、韌性等)和環境性能(耐磨、耐蝕、耐高溫等)的需要，也可獲得理想的復合材料結構。在不影響力學性能的前提下，改善γ-TiAl合金抗高溫氧化性能的有效途徑是表面處理。對金屬的表面處理方法幾乎全部應用到了γ-TiAl合金的表面處理上，包括金屬電鍍、微弧氧化、熱噴涂、離子注入、激光的表面合金化、離子氮化、離子鍍膜、表面復合處理、表面納米化處理等等。用雙層輝光等離子表面滲金屬技術在TiAl基合金表面滲Si處理，在高溫環境下表面形成致密的氧化鋁、氧化硅薄膜，一方面顯著提高抗氧化性能，另一方面滲層出現與陶瓷層相似的缺點，易剝落，易開裂。離子注入技術可以獲得耐磨及強韌的表面合金層，但合金層厚度一般小于1μm，承載能力不足，易被壓塌而失效。激光表面改性技術仍存在一些亟待解決的問題，如設備條件要求高，成本高，可處理面積有限以及同一工藝處理結果的可重復性較差等。離子鍍鍍膜技術結合了輝光放電效應、等離子表面技術和真空蒸發鍍膜技術。離子鍍鍍的薄膜與基體附著力強、鍍膜速度快、繞射性好、靶材的可選擇性強等。離子鍍NiCrAlY涂層在高溫下形成保護性Al₂O₃膜，有效降低TiAl合金的氧化增重，提高了TiAl合金的氧化抗力。但是高溫氧化過程中，NiCrAlY/TiAl涂層體系中發生嚴重的Ni與基體的互擴散現象，形成了層狀結構的互擴散帶，涂層體系的力學性能惡化，導致涂層從基體表面剝落，從而縮短了其在高溫環境下的使用壽命。

因此，需要開發與基體結合力好，具有優良機械性能，且耐高溫熔鹽腐蝕的涂層具有重要的研究意義和應用價值。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中表面處理方法無法兼具與基體結合力好，具有優良機械性能，且耐高溫熔鹽腐蝕的缺陷和不足，提供一種用于γ-AlTi合金防護的耐高溫熔鹽腐蝕納米多層復合涂層。本發明提供的納米多層復合涂層與基體結合力好，具有優良機械性能，且耐高溫熔鹽腐蝕。

本發明的另一目的在于提供上述納米多層復合涂層的制備方法。

本發明的另一目的在于提供一種耐熱結構材料。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：