[发明专利]一种二氧化铈改性铝化物梯度涂层体系的制备方法

说明书

本发明涉及一种二氧化铈改性铝化物梯度涂层体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)：取镀件基体预处理后，置于加入CeO₂颗粒的电镀液中，进行电沉积处理，即具有Ni‑CeO₂梯度镀层的镀件；(2)：再将步骤(1)得到的镀件掩埋在含铝粉渗剂中，进行低温渗铝，即在镀件表面完成构建δ‑Ni₂Al₃‑CeO₂/Ni‑CeO₂涂层体系。与现有技术相比，本发明可在高温环境下形成CeO₂富集层，阻碍涂层和基体的互扩散，同时能够显著提高表面热生长氧化膜的抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及一种高温合金防护涂层领域，尤其是涉及一种CeO₂改性铝化物梯度涂层体系的制备方法。

背景技术

扩散铝化物涂层是工业应用最早且应用范围最广的高温防护涂层。但其在实际使用过程中，涂层中抗高温元素会逐渐损失，直至丧失保护能力，这个过程称为涂层的退化。涂层退化主要发生在涂层/环境和涂层/基体相界面。在涂层/环境界面，铝化物涂层可热生长一层保护性Al₂O₃，有效抑制涂层的进一步氧化。但目前存在的主要问题是热生长Al₂O₃膜和涂层的黏附性能不甚理想。大量研究表明，向铝化物涂层中添加微Pt或稀土元素可进一步降低氧化膜的生长速率，提高氧化膜的黏附性能。在涂层/基体界面，由于铝化物涂层中的Al含量远高于基体，Al会由涂层向基体扩散。为抑制互扩散，在涂层和基体之间施加一层阻碍涂层和基体互扩散的扩散障是一种较为有效的方法。目前，扩散障主要分两种，金属基扩散障和陶瓷基扩散障。对于扩散铝化物涂层/合金体系来说，应用的主要是金属基扩散障，例如Re-Cr-Ni，Ni-W，Co-Ru和Hf。但是，这些金属基扩散障并不能完全阻碍涂层和基体之间的互扩散，它们在长时间使用后会发生退化。相较而言，陶瓷涂层(如氮化物，氧化物等)由于具有突出的元素扩散阻挡能力、较高的熔点和高温热稳定性，是扩散障涂层更好的选择。但由于工艺的限制，目前这些陶瓷基涂层(如TiN，Al-O-N，Cr-O-N，α-Al₂O₃等)主要应用于MCrAlY/合金体系而极少应用于扩散铝化物涂层和合金基体之间。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种CeO₂改性铝化物梯度涂层体系的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提出了一种CeO₂改性铝化物梯度涂层体系的制备方法，包括以下步骤：

(1)：取镀件基体预处理后，置于加入CeO₂颗粒的电镀液中，进行电沉积处理，即具有Ni-CeO₂梯度镀层的镀件；

(2)：再将步骤(1)得到的镀件掩埋在含铝粉渗剂中，进行低温渗铝，即在镀件表面完成构建δ-Ni₂Al₃-CeO₂/Ni-CeO₂涂层体系。

在本发明的一种优选的实施方式中，步骤(1)中所述的电镀液包含有硫酸镍、柠檬酸钠、硼酸和氯化钠。更优选的实施方式中，步骤(1)中的电镀液中，硫酸镍的含量为150g/L，柠檬酸钠的含量为120g/L，硼酸为35g/L，氯化钠为12g/L。电镀液中，柠檬酸钠主要起增强阴极极化作用，提高镀液稳定性能；硫酸镍作为主盐，为试件提供金属阳离子；硼酸作为调节pH值的缓冲剂；氯化钠作为附加盐，即活化剂，防止阳极的钝化，提高镀液的导电性能、分散力和覆盖力，改善阴极电流密度，增强其极化程度。

在本发明的一种优选的实施方式中，步骤(1)中，电沉积过程中，电镀液的温度为29℃-31℃，pH＝4，电流密度为2A/dm²。