[發明專利]一種CoCrNiAlY多層高溫防護涂層及其增重控制方法、制備方法

有效

• 申請號: 202210182900.7
• 申請日: 2022-02-26
• 公開（公告）號: CN114525477B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 解志文;劉天新;趙彥輝;高旭;胡素影;陳永君
• 申請（專利權）人: 遼寧科技大學;中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/02;C23C14/14
• 代理公司: 重慶立川知識產權代理事務所(普通合伙) 50285
• 代理人: 廖明亮

本發明提供了一種CoCrNiAlY多層高溫防護涂層及其在高溫環境中的增重控制方法、制備方法，涂層包括在基體表面交替沉積多層CoCrNiAlY層和多層Al層，首層CoCrNiAlY層沉積在基體表面，最外層為Al層，涂層的總厚度為10.1～11μm；其制備方法步驟包括預處理，離子清洗，沉積CoCrNiAlY/Al多層涂層；增重控制方法包括將所得工件置于750℃的干燥環境中放置60小時，該過程中每隔20小時將涂層取至常溫環境中放置1?2分鐘，該干燥環境中的氧含量為21±1%。采用本發明的方案，不僅能夠精準控制涂層在高溫環境下使用時的增重情況，還能夠大幅提高涂層的抗高溫氧化能力、抗熱腐蝕性能，延長涂層使用壽命，同時能夠防止產生大量的鉻酸鹽尖晶石相。

技術領域

本發明屬于熱障涂層技術領域，具體涉及一種CoCrNiAlY多層高溫防護涂層及其在高溫環境中的增重控制方法、制備方法。

背景技術

MCrAlY涂層來源于第三代高溫防護涂層，其中M代表Ni基或Co基三元Ni-Cr-Al或Co-Cr-Al合金體系，同時以Ni和Co為基的四元Ni-Co-Cr-Al合金體系構成的涂層(如CoCrNiAlY涂層)，具有更突出抗腐蝕能力及優異的力學性能。MCrAlY涂層一般用作熱障涂層的粘結層，其與表面陶瓷層來一起構成熱障涂層。

然而，以CoCrNiAlY涂層為代表的熱障涂層體系在高溫環境中長時間服役時，由于高溫合金基底與CoCrNiAlY涂層在成分、元素濃度方面存在較大差異，以及熱生長氧化物(TGO)的形成與生長，CoCrNiAlY涂層與基底、陶瓷層的界面將發生元素互擴散行為，特別是在高溫和基底合金添加更多難熔金屬元素時，其互擴散速率顯著增大，影響其性能，降低涂層體系抗蠕變強度及服役壽命。更關鍵地是，沉積在高溫合金基底上的CoCrNiAlY涂層在高溫(＞700℃)環境下使用時存在線性增重現象，如何防止其增重是需要解決的技術難題。

發明內容

本發明目的在于提供一種CoCrNiAlY多層高溫防護涂層及其在高溫環境中的增重控制方法、制備方法，至少解決涂層在高溫(＞700℃)環境下使用時存在線性增重的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下所述技術方案。

一種CoCrNiAlY多層高溫防護涂層，其特征在于：它包括在基體表面交替沉積多層CoCrNiAlY層和多層Al層，首層CoCrNiAlY層沉積在基體表面，最外層為Al層，涂層的總厚度為10.1～11μm。

作為本發明的優選方案，每層Al層厚度為0.01～0.03μm，每層CoCrNiAlY層厚度為0.01～0.03μm。

一種前述CoCrNiAlY多層高溫防護涂層在高溫環境中的增重控制方法，其特征在于：將所述CoCrNiAlY多層高溫防護涂層置于750℃的干燥環境中放置60小時，該過程中每隔20小時將涂層取至常溫環境中放置1-2分鐘，該干燥環境中的氧含量為21±1％，該干燥環境中其余成分為氮氣或惰性氣體。

一種前述CoCrNiAlY多層高溫防護涂層的制備方法，其特征在于，步驟包括：

步驟1，預處理：先對基材表面進行噴砂處理，然后進行超聲清洗；

步驟2，離子清洗：將真空室內真空度控制為1×10^-3Pa～2×10^-2Pa時，向真空室通入氬氣，氣壓控制在0.1～4.0Pa，將基體加脈沖負偏壓在-40～-500V，采用電弧增強氣體輝光放電，對基材表面進行輝光放電離子清洗10～120分鐘；