[發(fā)明專利]一種高溫合金復合金屬陶瓷涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110359221.8
• 申請日: 2021-05-12
• 公開（公告）號: CN113088883B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設計）人: 王金龍;趙宗科;孟博;楊瀟文;陳明輝;王群昌;王福會
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/32;B22F3/105;B22F9/04;C22C19/05
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 孫奇

1.一種高溫合金復合金屬陶瓷涂層，其特征在于，該金屬陶瓷涂層由金屬相母體和彌散分布的微米級氧化鋁陶瓷相顆粒組成，即90 wt.%NiCrAlY+10 wt.%Al₂O₃，其中NiCrAlY的化學成分為Cr：24.17～27.16 wt.%，Al：5.14～11.03 wt.%，Y：0.55～0.65 wt.%，F(xiàn)e：0.07～0.08 wt.%，Si：0.03 wt.%，C：0.005 wt.%，余量為Ni；

所述金屬陶瓷涂層的總體厚度為20~25μm。

2.一種權利要求1所述的高溫合金復合金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1) 合金靶材的制備：采用SPS放電等離子燒結的方法制備多組元合金作為陰極靶材；

(2) 工件前處理：鍍膜前對試樣進行常規(guī)打磨、倒角和噴砂處理，最后用酒精丙酮混合溶液超聲清洗；

(3) 涂層制備：利用DH-7型多弧離子鍍設備進行涂層的制備。

3.根據(jù)權利要求2所述的高溫合金復合金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于：步驟（1）具體步驟為：

（a）高能球磨混粉：以質(zhì)量比計，配備90 wt.%NiCrAlY+10 wt.%Al₂O₃混合粉末900g，烘干后置于硬質(zhì)合金罐中混粉，預設球料比10：1，球磨時間100 h，球磨機轉速400 r/min，球磨機每運行30 min，停機15 min，球磨后取出混合粉末過100目篩并置于干燥箱中60～80℃干燥5 h后取出備用；

(b)放電等離子燒結：將合金化后的干燥混合粉料裝入內(nèi)徑為Φ60mm的石墨模具，利用SPS設備燒結，具體為：升溫速率為50 ℃/min，燒結溫度至1200 ℃，并在此溫度下保溫30min，壓力為40 Mpa，加熱結束后隨爐冷卻，速率為25℃±5℃/min。

4.據(jù)權利要求2所述的高溫合金復合金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于，步驟（2）具體步驟為：取高溫合金K38G為基體，其化學成分為C：0.16 wt.%，Cr：16.34 wt.%，Co：8.38wt.%，W：2.66 wt.%，Mo：1.77 wt.%，Ta：1.75 wt.%，Al：4.01 wt.%，Ti：3.81 wt.%，Nb：0.76wt.%，余量為Ni，利用電火花線切割技術將K38G合金切成的試樣，經(jīng)400號SiC砂紙打磨表面并對棱邊倒角，在0.3 MPa壓力下石英砂粒噴砂后，用丙酮和酒精混合溶液超聲清洗備用。

5.根據(jù)權利要求2所述的高溫合金復合金屬陶瓷涂層的制備方法，其特征在于，步驟（3）具體步驟為：

將步驟(2)制備好的樣品置于真空鍍膜室的樣品架上，抽真空后通入純度99.99 %的Ar和純度99.99 %的N₂，控制反應氣體量使真空室的氣壓≥0.2Pa；采用電弧放電的方式，在固體陰極靶材表面產(chǎn)生強烈發(fā)光的陰極弧斑，使靶材金屬蒸發(fā)電離，反應氣體和陰極弧斑放出的陰極離子混合成等離子體，經(jīng)負偏壓加速后沉積在基片上形成金屬陶瓷涂層，具體參數(shù)為：

(1) 離子清洗參數(shù)為：真空度：P＜6×10^-3Pa；電弧電流：60-80 A；基片負偏壓：900 V；氬氣：0.2 Pa；清洗時間：3～10 min；

(2) 涂層沉積參數(shù)：真空度：P＜6×10^-3Pa；電弧電流：60～80 A；電弧電壓：18～22 V；基片負偏壓：100 V；基片溫度：200～250 ℃；氬氣：0.2 Pa；沉積時間：135 min。