[發(fā)明專利]一種包埋滲鋁-預(yù)氧化制備擴散阻擋層的方法

在審

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• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112210748A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施國梅;張凡云;張春剛;薛怡然;程玉賢;彭新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機有限責任公司
• 主分類號: C23C10/48
• 分類號: C23C10/48;C23C10/60
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 徐笑陽

本發(fā)明提供一種包埋滲鋁?預(yù)氧化制備擴散阻擋層的方法，該方法包括：按一定比例配制滲鋁劑，并對滲劑進行多次焙燒使?jié)B劑活化；在大氣條件下采用固體粉末法進行滲鋁，在高溫合金制件表面獲得滲鋁層；通過高溫預(yù)氧化在滲鋁層表面生成一層氧化鋁膜，該氧化鋁膜層可以作為擴散阻擋層，能有效地阻擋高溫合金基體與氧化鋁膜外表面涂敷面層的互擴散。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)熱處理金屬表面加工領(lǐng)域，具體涉及一種包埋滲鋁-預(yù)氧化制備擴散阻擋層的方法。

背景技術(shù)

K424、GH536、GH3128合金為廣泛使用在飛機發(fā)動機上的高溫合金，具有較高的高溫比強度，工作最高溫度可達1000℃以上，高溫合金某些涂層需要在高溫服役過程中保持其本身的功能性，但在高溫長時間的條件下，涂層與基體材料之間會發(fā)生互擴散，導(dǎo)致表面涂層失效。因此需要在基體材料與表面涂層之間制備擴散阻擋層，有效地阻止涂層與基體發(fā)生互擴散，保證涂層的性能。目前擴散阻擋層可以采用噴涂和電鍍等方法直接制備，但直接采用噴涂和電鍍的方法制備的擴散阻擋層與合金基體的結(jié)合強度一般，阻擴散不佳。本發(fā)明采用間接反應(yīng)制備擴散阻擋層，制備的擴散阻擋層不僅阻擴散效果優(yōu)異，而且結(jié)合強度良好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種包埋滲鋁-預(yù)氧化制備擴散阻擋層的方法,本發(fā)明可以在基體金屬與表面涂層之間形成穩(wěn)定、連續(xù)、致密、完整的氧化鋁膜層，有效地阻擋基體材料中的鎳等元素向外擴散至表面涂層，進而也能阻擋基體材料與表面涂層發(fā)生互擴散，保持表面涂層本身的性能。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種包埋滲鋁-預(yù)氧化制備擴散阻擋層的方法,包括如下步驟：

(1)滲鋁劑配制：將鋁鐵粉和氯化銨粉末按如下質(zhì)量百分比配成滲鋁劑，滲鋁劑中鋁鐵粉占比95～98％，余量為氯化銨粉末；

(2)包埋滲鋁工序：將試件埋入滲鋁劑中進行滲鋁處理，滲鋁溫度為870～950℃，保溫時間為2～8h；

(3)預(yù)氧化工序：將經(jīng)滲鋁后的試件進行高溫預(yù)氧化處理，使試件的滲鋁層表面生成氧化鋁膜層作為擴散阻擋層。

進一步地，步驟(1)中所述鋁鐵粉粉末粒度小于30目，其中鐵粉質(zhì)量分數(shù)為42％～50％，余量為鋁。

進一步地，步驟(1)中所述滲鋁劑用于滲鋁腔需經(jīng)至少五次焙燒；焙燒過程溫度為920℃～980℃，焙燒時間為2～4h。

進一步地，步驟(2)中單個試件或單層試件包埋滲鋁時，試件上方及下方滲鋁劑的厚度為60～80mm，多層試件包埋滲鋁時，最上層試件上方、及最下層試件下方滲鋁劑的厚度為60～80mm。

進一步地，步驟(2)中多個試件滲鋁時，試件間的距離不少于15mm，試件與滲鋁包包壁的距離不少于20mm。

進一步地，步驟(2)中多層試件滲鋁時，層間滲鋁劑厚度為30mm～50mm。

進一步地，步驟(3)中高溫預(yù)氧化處理包括真空預(yù)氧化或大氣預(yù)氧化兩種方式：

真空預(yù)氧化：將試件置于真空爐中，在900～1070℃，保溫1～4h，然后充氬冷卻；

大氣預(yù)氧化：將試件置于空氣爐中，在760～950℃，保溫3～6h，然后空冷。

進一步地，步驟(3)的真空預(yù)氧化時，在800℃以上升溫和保溫過程中，真空壓強控制為100～220Pa。

進一步地，步驟(2)中的試件在進行包埋滲鋁工序前經(jīng)預(yù)處理去除試件表面的氧化物及臟污；在進行步驟(3)的預(yù)氧化工序前，吹砂清理滲鋁后的試件表面，去除試件表面附著物。