[发明专利]一种实现离子镀沉积MCrAlX防护涂层的方法和装置

权利要求书

1.一种离子镀沉积MCrAlX防护涂层的方法，其特征在于：在电子束物理气相沉积中制备MCrAlX防护涂层，在电子束蒸发MCrAlX靶材过程中获得较高密度的等离子体，并在基板偏压作用下实现MCrAlX防护涂层的高速沉积；所述的等离子体由金属Nb形成高温熔池发射出的大量热电子和MCrAlX金属蒸汽共同作用引发热阴极电弧放电获得。

2.根据权利要求1所述的一种离子镀沉积MCrAlX防护涂层的方法，其特征在于：所述基板偏压采用直流或脉冲方式。

3.根据权利要求1所述的一种离子镀沉积MCrAlX防护涂层的方法，其特征在于：在热阴极电弧放电过程中，两个蒸发坩埚产生的金属蒸汽交替作为阳极和阴极，电弧工作电压为10～40V，形成电流回路的电流达到50～300A。

4.根据权利要求1所述的一种离子镀沉积MCrAlX防护涂层的方法，其特征在于：沉积工艺条件为热阴极弧电压20V，电流150A，基板偏压为-50V，基板预热温度为400℃。

5.一种实现离子镀沉积MCrAlX防护涂层的方法的装置，其特征在于：所述的装置应包括：1)真空腔体；2)至少两个蒸发坩埚；3)至少两支电子枪，或一支可高速偏转电子枪，用于轰击蒸发坩埚，实现靶材的熔化蒸发；4)交流电源；两个蒸发坩埚需要独立绝缘安装，分别接入到交流电源的两极，并分别通过保护电阻R₁、R₂与真空腔体外壳连接并接地；所述两个蒸发坩埚中均放入带有Nb熔池的MCrAlX靶材，作用在两蒸发坩埚的电子束功率均为20kW，电子束加速电压为20kV；当靶材熔化并蒸发后，Nb熔池发射出大量的热电子，Nb熔池下方的MCrAlX靶材熔化并透过Nb熔池产生金属蒸汽，在交流电源的作用下，两个蒸发坩埚产生的金属蒸汽交替做为阳极和阴极引发热阴极电弧放电，形成高密度的等离子体，所述等离子体在直流或脉冲基板偏压作用下向基板运动形成涂层。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的带有Nb熔池的MCrAlX靶材，以70mm直径的MCrAlX靶材为例，上方需放置150～180g的Nb。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的保护电阻R₁、R₂阻值的选择需满足两个条件：其一是在保护电阻上的电压降要远低于电子束的加速电压U_e，R₁＝R₂<<U_e/I_e，其中I_e为电子束电流；其二是两个蒸发坩埚发射的热电子形成电流回路时，R₁+R₂的阻值要远大于热电子束流的内阻，即(R₁+R₂)>>U_a/I_a，其中U_a、I_a为热阴极电弧放电的工作电压和工作电流。