[发明专利]一种Al－O－N扩散阻挡层及制备方法

权利要求书

1.一种Al-O-N扩散阻挡层，其特征在于，扩散阻挡层的相结构以α-Al₂O₃为主，原子百分比占60～90％；并含有六方的AlN，原子百分比占10～40％。

2.按照权利要求1所述的Al-O-N扩散阻挡层，其特征在于：所述Al-O-N扩散阻挡层厚度为1～5μm。

3.按照权利要求1所述的Al-O-N扩散阻挡层的制备方法，其特征在于：采用电弧离子镀技术，以纯铝为靶材，控制反应过程中O₂和N₂流量，在高温合金基体上沉积Al-O-N扩散阻挡层。

4.按照权利要求3所述的Al-O-N扩散阻挡层的制备方法，其特征在于：电弧离子镀之前对试样进行预处理，采用粒度60～220目的玻璃球，在2～5个大气压下对试样进行湿喷砂，喷砂过程中，保持喷枪与试样表面呈70～80度角；喷砂后，用无水酒精、蒸馏水超声清洗试样。

5.按照权利要求3所述的Al-O-N扩散阻挡层的制备方法，其特征在于，电弧离子镀制备阻挡层过程如下：在预处理后的高温合金基体上沉积Al-O-N扩散阻挡层，试样预处理后装炉，将真空室抽至2.0×10^-3～1.0×10^-2Pa；通入Ar气，压力为5×10^-2～3×10^-1Pa；镀膜前加-600～-1000V的偏压弧光放电轰击基体表面2～8min，弧电流为60～80A，弧电压为20～40V；对基体轰击结束后，通入氧气和氮气沉积Al-O-N扩散阻挡层，氧氮的流量控制在0～245sccm，工作压强2×10^-1～1Pa，脉冲偏压0～-400V，占空比20～40％，沉积时间20～50min。

6.按照权利要求5所述的Al-O-N扩散阻挡层的制备方法，其特征在于：所述氧氮的流量优选范围为O₂：15～30sccm，N₂：230～245sccm。

7.按照权利要求3所述的Al-O-N扩散阻挡层的制备方法，其特征在于：基体为镍基高温合金。

8.按照权利要求3所述的Al-O-N扩散阻挡层的制备方法，其特征在于：与MCrAlY防护涂层结合应用，在Al-O-N扩散阻挡层上采用电弧离子镀制备抗氧化MCrAlY涂层，厚度约20～50μm，具体工艺参数如下：通入Ar气，压力为5×10^-2～5×10^-1Pa，偏压-50～-350V，弧电流为50～80A，弧电压为10～40V，占空比0～40％；所述MCrAlY涂层合金成分，按质量百分比计，Co为0～40％，Cr为15～40％，Al为6～16％，Y为0.1-1％，Si为0-2％，Hf为0-1.5％，B为0-0.2％，Ni为余量。

9.按照权利要求8所述的Al-O-N扩散阻挡层的制备方法，其特征在于：涂层后样品进行真空热处理，以＜8℃/分的速度升温，在550～650℃下保温0～5小时，然后在700～900℃下保温4～8小时，样品随炉冷却，真空度＜1×10^-1Pa。