[發(fā)明專利]一種汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011534588.0
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112853280A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭巖;宋玉;楊文濤;徐勃;沈城;聶海軍;田樹高;祖平文
• 申請（專利權(quán)）人: 華電電力科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/50;C23C14/54
• 代理公司: 杭州天欣專利事務(wù)所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

1.一種汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜，其特征在于，包括依次沉積于汽輪機葉片表面的金屬Cr底層、TiSi過渡層、TiSiN耐氧化過渡層及TiCrSiCN耐水蝕薄膜層；所述TiCrSiCN耐水蝕薄膜層為Ti(CN)和CrN納米晶與Si₃N₄和C非晶相的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜，其特征在于，所述TiSi過渡層由Ti元素及Si元素組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜，其特征在于，所述TiSiN耐氧化過渡層由Ti元素、Si元素及N元素組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜，其特征在于，所述TiCrSiCN耐水蝕薄膜層由Ti元素、Si元素、Cr元素、C元素及N元素組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜，其特征在于，金屬Cr底層的厚度為0.3μm，TiSi過渡層的厚度為0.5μm，TiSiN耐氧化過渡層的厚度為2μm，TiCrSiCN耐水蝕薄膜層的厚度為10μm。

6.一種如權(quán)利要求1~5中任一項所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜的應(yīng)用，其特征在于，過程如下：清洗汽輪機葉片的表面，再將汽輪機葉片放置到真空腔室內(nèi)的旋轉(zhuǎn)裝置上進行旋轉(zhuǎn)，并進行等離子體清洗，然后再在汽輪機葉片表面采用多弧離子鍍物理氣相沉積法，依次沉積金屬Cr底層、TiSi過渡層、TiSiN耐氧化過渡層及TiCrSiCN耐水蝕薄膜層，完成汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜制備。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜的應(yīng)用，其特征在于，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積金屬Cr底層的過程中，向真空腔室內(nèi)通入流量為300sccm、氣壓為1.6Pa的Ar氣，沉積溫度為300℃，沉積過程中以Cr作為沉積靶材，弧電流為56A，偏置電壓為16V。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜的應(yīng)用，其特征在于，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積TiSi過渡層的過程中，向真空腔室內(nèi)通入流量為300sccm、氣壓為1.6Pa的Ar氣，沉積溫度為300℃，沉積過程中以TiSi作為沉積靶材，弧電流為62A，偏置電壓為17V。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜的應(yīng)用，其特征在于，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積TiSiN耐氧化過渡層的過程中，向真空腔室內(nèi)通入N₂氣和Ar氣的混合氣體，其中，N₂氣的流量為380sccm，Ar氣的流量為200sccm，混合氣體的氣壓為1.6Pa，沉積溫度為300℃，沉積過程中以TiSi合金作為沉積靶材，弧電流為68A，偏置電壓18V。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽輪機葉片的TiSi基納米復(fù)合多層耐水蝕薄膜的應(yīng)用，其特征在于，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積TiCrSiCN耐水蝕薄膜層的過程中，向真空腔室內(nèi)通入N₂氣、Ar氣和CH₄氣的混合氣體，其中，N₂氣的流量、Ar氣的流量和CH₄氣的流量分別為500sccm、100sccm及200sccm，混合氣體的氣壓為1.1Pa，沉積溫度為300℃，沉積過程中以TiSi合金作為沉積靶材，弧電流為74A，偏置電壓為19V；Cr作為沉積靶材，弧電流為70A，偏置電壓為19V。