[發明專利]用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110507828.6
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113403582A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 郭巖;郭延軍;許輝;黃海舟;鐘永華;沈宇政;楊林;酈曉慧;房璐璐;王魯
• 申請（專利權）人: 華電電力科學研究院有限公司;福建華電可門發電有限公司
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/06;C23C14/02;C23C14/32
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 張狄峰

1.一種用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜，其特征是，包括依次沉積于汽輪機葉片表面的Cr底層、TiAl過渡層、TiAlN過渡層及TiAlCrCN耐固體顆粒侵蝕薄膜層；所述TiAlCrCN耐固體顆粒侵蝕薄膜層為面心立方結構的納米晶(Ti,Al)(C,N)和Cr₂N的兩相復合結構，其中納米晶(Ti,Al)(C,N)為主要相。

2.根據權利要求1所述的用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜，其特征是，Cr底層的厚度為0.3μm，TiAl過渡層的厚度為0.1μm，TiAlN過渡層的厚度為2μm，TiAlCrCN耐固體顆粒侵蝕薄膜層的厚度為10μm。

3.一種如權利要求1或2所述的用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜的制備方法，其特征是，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的旋轉裝置上進行旋轉，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Cr底層、TiAl過渡層、TiAlN過渡層及TiAlCrCN耐固體顆粒侵蝕薄膜層，完成汽輪機葉片耐固體顆粒侵蝕納米晶多層硬質薄膜的制備。

4.根據權利要求3所述的用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜的制備方法，其特征是，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積Cr底層的過程中，向真空腔室內通入流量為250sccm、氣壓為1.4Pa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60A，偏置電壓為16V。

5.根據權利要求3所述的用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜的制備方法，其特征是，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積TiAl過渡層的過程中，向真空腔室內通入流量為300sccm、氣壓為1.6Pa的Ar氣，沉積溫度為300℃，沉積過程中以TiAl作為沉積靶材，弧電流為60A，偏置電壓為18V。

6.根據權利要求3所述的用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜的制備方法，其特征是，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積耐氧化TiAlN過渡層的過程中，向真空腔室內通入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TiAl合金作為沉積靶材，弧電流為62A，偏置電壓19V。

7.根據權利要求3所述的用于汽輪機葉片的耐固體顆粒侵蝕的納米晶多層硬質薄膜的制備方法，其特征是，采用多弧離子鍍物理氣相沉積方法沉積耐磨減摩TiAlCrCN耐固體顆粒侵蝕薄膜層的過程中，向真空腔室內通入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、150sccm及150sccm，混合氣體的氣壓為1.3Pa，沉積過程中以TiAl合金作為沉積靶材，沉積溫度為300℃，弧電流為66A，偏置電壓為20V；Cr作為沉積靶材，弧電流為60A，偏置電壓為16V。