[發明專利]一種帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010845847.5
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112144005B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 楊冠軍;石秋生;劉梅軍;趙夢琪;李長久
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/04;C23C4/10;C23C4/08;C23C4/02;C23C4/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層，其特征在于，包括擴散阻擋層（2）、粘結合金層（3）、過渡層（4）和硬質陶瓷顆粒（5），擴散阻擋層（2）冶金結合在葉尖基體（1）的上方，粘結合金層（3）冶金結合在擴散阻擋層（2）的上方，硬質陶瓷顆粒（5）單側鍍有過渡層（4），硬質陶瓷顆粒（5）中鍍有過渡層（4）的一側與粘結合金層（3）冶金結合;

所述擴散阻擋層（2）成分為金屬鉻、鎢、鉬、鈮和鉭中的任意一種或幾種組成的固溶體或化合物，其厚度為1μm -5μm；

所述過渡層（4）的成分為金屬鎳、金屬鈦或氮化鎢薄膜，過渡層（4）的厚度為0.1μm -5μm；

以質量百分比計，所述粘結合金層（3）的成分為鎳含量大于53.0%、鉻含量6%-28%的鎳基合金或鈦含量大于37.5%、鋯含量18%-30%、銅含量10%-20%、鎳含量5%-10%的鈦基合金；

該帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層由以下方法制備：

步驟1、在表面潔凈且去除氧化膜的葉尖基體（1）表面制備一層擴散阻擋層（2）；其中，擴散阻擋層（2）的厚度為1μm-5μm；

步驟2、在擴散阻擋層（2）上制備粘結合金層（3）；其中，粘結合金層（3）的厚度為硬質陶瓷顆粒（5）平均粒徑的0.4-0.8倍；

步驟3、在硬質陶瓷顆粒（5）單側制備過渡層（4）；

步驟4、將帶有過渡層一側的硬質陶瓷顆粒（5 ）均勻撒布在步驟2中粘結合金層（3）表面，加熱使粘結合金層（3）重新熔化，在葉尖基體（1）表面形成一種帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層；其中，加熱方式為感應加熱，感應電流為20-65A，加熱時間為2 s -15s，加熱距離為2.5 mm -8mm，加熱溫度為粘結合金熔點的1.05-1.3倍，且加熱溫度小于葉尖基體的熔點。

2.根據權利要求1所述的一種帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層，其特征在于，所述硬質陶瓷顆粒（5）為金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒，硬質陶瓷顆粒（5）的平均粒徑為50μm -300μm。

3.權利要求1-2任意一項所述的一種帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、在表面潔凈且去除氧化膜的葉尖基體（1）表面制備一層擴散阻擋層（2）；

其中，擴散阻擋層（2）的厚度為1μm-5μm，擴散阻擋層（2）的制備方法為磁控濺射法，工藝參數為：真空度1.5×10^-4 Pa -5×10^-4Pa，濺射功率70W-100W，濺射時間5min -10min，鍍液pH值3-5，溫度40-65℃，陰極電流密度1.5 A/dm²-3.0A/dm²；

步驟2、在擴散阻擋層（2）上制備粘結合金層（3）；

其中，粘結合金層（3）的厚度為硬質陶瓷顆粒（5）平均粒徑的0.4-0.8倍，粘結合金層（3）的制備方法為真空等離子噴涂法，噴涂功率為25 kW -55kW，噴涂距離為100 mm -400mm；

步驟3、在硬質陶瓷顆粒（5）單側制備過渡層（4）；

步驟4、將帶有過渡層一側的硬質陶瓷顆粒（5 ）均勻撒布在步驟2中粘結合金層（3）表面，加熱使粘結合金層（3）重新熔化，在葉尖基體（1）表面形成一種帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層。

4.根據權利要求3所述的帶有界面阻擋層的葉尖切削涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，過鍍層（4）的厚度為0.1μm-5μm，過鍍層（4）的制備方法為磁控濺射法，工藝參數為：真空度1.5×10^-4 Pa -5×10^-4Pa，濺射功率50W -100W，濺射時間0.5min-1min，鍍液pH值3-5，溫度選40℃-65℃，陰極電流密度1.0 A/dm²-2.5A/dm²。