[發明專利]一種在單晶高溫合金的表面制備鉑改性鋁化物涂層的方法

在審

• 申請號: 202210373454.8
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114737229A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 王新廣;陶稀鵬;周亦胄;梁靜靜;孫曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C25D3/50
• 分類號: C25D3/50;C25D5/40;C25D5/50;C23C10/08;C23C10/60;C30B33/02;C30B29/52
• 代理公司: 北京煦潤律師事務所 11522
• 代理人: 梁永芳

本發明提供一種在單晶高溫合金的表面制備鉑改性鋁化物涂層的方法，包括如下步驟：對單晶高溫合金鑄態件進行固溶處理，得到固溶處理后的單晶高溫合金件；對固溶處理后的單晶高溫合金件進行電鍍Pt處理，得到表面鍍有Pt層的單晶高溫合金件；對表面鍍有Pt層的單晶高溫合金件進行退火處理，得到退火處理后的單晶高溫合金件；對退火處理后的單晶高溫合金件進行滲鋁處理，得到滲鋁處理后的單晶高溫合金件；對滲鋁處理后的單晶高溫合金件進行時效處理，得到表面具有鉑改性鋁化物涂層的單晶高溫合金。本發明在簡化熱處理步驟的基礎上，實現了單一(Ni,Pt)Al相結構的涂層的制備，且制備的涂層具有優異的抗高溫氧化性。

技術領域

本發明涉及一種單晶高溫合金技術領域，特別是涉及一種在單晶高溫合金的表面制備鉑改性鋁化物涂層的方法。

背景技術

鎳基單晶高溫合金因其具有優良的高溫力學性能，而被廣泛地應用為先進航空發動機的熱端部件。隨著航空發動機推重比的不斷增加，對熱端部件材料的溫度要求也不斷提高。雖然，鎳基單晶高溫合金在高溫下表現出優異的力學性能，但由于合金中抗高溫腐蝕元素(Al、Cr和Si)的含量很低，在苛刻的服役環境中難以在表面形成具有保護性能的氧化膜(如，Al₂O₃、Cr₂O₃和SiO₂)，所以具有較差的抗高溫氧化和抗熱腐蝕性能。因此，服役過程中，需在單晶高溫合金的表面制備耐高溫涂層，以提高單晶合金基體的抗高溫氧化能力。

對比其他高溫防護涂層而言，鋁化物擴散涂層在高溫氧化過程中生成致密而牢固的Al₂O₃膜，可有效阻礙高溫氧化的繼續進行，具有優異的抗高溫氧化性能。同時Pt元素的添加會促使Al元素發生上坡擴散并且阻礙基體內部難熔元素(W、Mo、Ta等)向涂層中擴散，同時還能引起晶格畸變，使涂層在高溫下表現出更高的強度。基于以上優點，鉑改性鋁化物涂層(Pt-Al 涂層)已經被廣泛應用在單晶高溫合金技術領域。

目前，在單晶高溫合金的表面制備Pt-Al涂層的方法是：電鍍Pt后采用包埋法或CVD法氣相滲鋁。但是，在單晶高溫合金的表面制備Pt-Al涂層包括多步熱處理工藝，分別是：(1)首先進行單晶高溫合金的固溶和多級時效處理，使單晶高溫合金基體中得到組織穩定的γ/γ'相結構；(2)然后是電鍍Pt后的退火處理，以提高電鍍層結合力，同時使鍍鉑層與基體之間發生一定的互擴散，并使得樣品表面Pt濃度降低；(3)最后進行滲Al 后的均勻化熱處理，將滲鋁過程中產生的一些脆性相轉化為力性能較好的β-(Ni，Pt)Al相，使得Pt-Al涂層組織更為均勻。

但是，本申請的發明人認為上述現有的Pt-Al涂層的制備工藝至少存在如下問題：需經過多步熱處理工序，每步工序所涉及的參數和影響因素 (如：溫度、時間和保護氣體等)較為復雜，且制備過程中涉及的設備較多，使得制備時間長、制備成本高。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種在單晶高溫合金的表面制備鉑改性鋁化物涂層的方法，主要目的在于以簡單的工藝在單晶高溫合金的表面制備出組織結構穩定的鉑改性鋁化物涂層。

為達到上述目的，本發明主要提供如下技術方案：

一方面，本發明的實施例提供一種在單晶高溫合金的表面制備鉑改性鋁化物涂層的方法，其包括如下步驟：

固溶處理：對單晶高溫合金鑄態件進行固溶處理，得到固溶處理后的單晶高溫合金件；

電鍍處理：對所述固溶處理后的單晶高溫合金件進行電鍍Pt處理，得到表面鍍有Pt層的單晶高溫合金件；

退火處理：對所述表面鍍有Pt層的單晶高溫合金件進行退火處理，得到退火處理后的單晶高溫合金件；

滲鋁處理：對所述退火處理后的單晶高溫合金件進行滲鋁處理，得到滲鋁處理后的單晶高溫合金件；