[發明專利]一種抗高溫水蒸氣腐蝕的納米梯度復合多層涂層及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811268906.6
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109234694B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 黃峰;李朋;葛芳芳;祝涵
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02;C23C14/06
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 劉誠午

1.一種抗高溫水蒸氣腐蝕的納米梯度復合多層涂層，其特征在于，所述納米梯度復合多層涂層由納米梯度結構的Cr_xAl_ySi_1-x-y層、納米梯度結構的Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c層以及納米梯度結構的Cr_eN_1-e層依次沉積在基體上形成，靠近基體的為Cr_xAl_ySi_1-x-y層，中間為Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c層，表面為Cr_eN_1-e層；

其中，0.45≤x≤0.6，0.15≤y≤0.3，0.3＜a≤0.4，0.2≤b≤0.25，0.06≤c≤0.13，0.85＜e≤1，x、y、a、b、c、e均為平均原子比；

其中，所述Cr_xAl_ySi_1-x-y層隨厚度增加Al元素逐漸增加，所述Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c層隨厚度增加N元素逐漸增加，所述Cr_eN_1-e層隨厚度增加N元素逐漸減少。

2.根據權利要求1所述的抗高溫水蒸氣腐蝕的納米梯度復合多層涂層，其特征在于，所述Cr_xAl_ySi_1-x-y層的厚度為1～1.8μm，所述Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c層的厚度為7～9.6μm，所述Cr_eN_1-e層的厚度為0.5～2.4μm。

3.根據權利要求1所述的抗高溫水蒸氣腐蝕的納米梯度復合多層涂層，其特征在于，所述納米梯度復合多層涂層的硬度為18～23GPa。

4.根據權利要求1所述的抗高溫水蒸氣腐蝕的納米梯度復合多層涂層，其特征在于，所述納米梯度復合多層涂層采用物理氣相沉積法制得。

5.根據權利要求1～4任一項所述的抗高溫水蒸氣腐蝕的納米梯度復合多層涂層的制備方法，包括如下步驟：

(1)將基體進行表面拋光和清洗；

(2)沉積所述納米梯度復合多層涂層：

(2-1)沉積Cr_xAl_ySi_1-x-y層：將清洗后的基體置于真空腔室中，當真空度抽氣達到本底真空度時，充入Ar并控制工作氣壓，開啟Cr靶、Al靶、Si靶進行濺射，控制濺射時間為20～35min，其中，Cr靶濺射功率為100～150W，Si靶濺射功率為100～150W，Al靶濺射功率由20W逐漸線性增加至100W；

(2-2)沉積Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c層：控制濺射時間為240～300min，其它條件不變，將Al靶的濺射功率調整為100W，開始通入N₂，N₂流量由0sccm逐漸線性增加到10sccm；

(2-3)沉積Cr_eN_1-e層：控制濺射時間為40～60min，其它條件不變，關閉Al靶和Si靶，將Cr靶的濺射功率調整為200W，再將N₂的流量由10sccm逐漸線性降到0sccm。

6.根據權利要求5所述的抗高溫水蒸氣腐蝕的納米梯度復合多層涂層的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述沉積過程的控制參數為：本底真空度為5×10^-4Pa，Ar流量為32sccm，工作氣壓為0.3～0.5Pa，沉積溫度為200℃。