[发明专利]一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层，其特征在于，包括面层和具有纳米柱状晶结构的底层，所述底层位于合金基体之上，所述面层位于所述底层之上；所述底层所含元素包括Ni、Cr和Al，所述面层所含元素包括Ni、Cr、Al和N；

所述面层包括至少两个金属陶瓷亚层，所述金属陶瓷亚层具体包括金属母相和弥散分布的氮化物陶瓷相；沿所述复合金属陶瓷涂层表面至所述合金基体的方向，所述金属陶瓷亚层的氮化物陶瓷相的体积分数逐渐减少，所述体积分数的分布区间为0.1-60%；

所述底层元素及其含量范围为Cr:15-30wt%，Al:5-35wt%，Y:0-0.5wt%，Hf:0-0.5wt%，Si: 0-0.5wt%，余量为Ni和杂质，杂质含量不高于0.1wt%，所述含量均为底层中的平均含量；

所述面层各元素及其含量范围为Ni: 50-80wt%，N: 0.1-10wt%，O: 0-10wt%，Cr: 10-30wt%，Al: 5-30wt%，Y: 0-0.5wt%，Hf: 0-0.5wt%，Si: 0-0.5wt%，杂质含量不高于0.1wt%，所述含量均为面层中的平均含量，且面层各元素含量之和为100wt%。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层，其特征在于，所述底层厚度为5-30 μm。

3.根据权利要求1所述的一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层，其特征在于，所述面层晶粒尺寸小于100nm。

4.根据权利要求1所述的一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层，其特征在于，所述面层厚度为15-40 μm。

5.根据权利要求4所述的一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层，其特征在于，当所述面层具有两个金属陶瓷亚层时，接近所述复合金属陶瓷涂层表面的亚层中各元素及其含量范围为: Ni: 50-70wt%，N: 5-10wt%，O: 0-10wt%，Cr: 10-30wt%，Al: 5-30wt%，Y: 0-0.5wt%，Hf: 0-0.5wt%，Si: 0-0.5wt%，杂质含量不高于0.1wt%，且AlN体积分数为12~15%；接近所述合金基体的亚层中各元素及其含量范围为: Ni: 60-80wt%，N: 0.1-5wt%，O: 0-5wt%，Cr: 10-30wt%，Al: 5-30wt%，Y: 0-0.5wt%，Hf: 0-0.5wt%，Si: 0-0.5wt%，杂质含量不高于0.1wt%，且AlN体积分数为28~33%；所述含量均为每个亚层中的平均含量，且每个亚层中各元素含量之和为100wt%。

6.权利要求1所述的用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，先采用磁控溅射在合金基体表面制备底层涂层，然后通入分压为0.02-0.2Pa的氮气，利用非平衡反应磁控溅射制备掺杂陶瓷相的面层涂层，从而得到所述用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层。

7.根据权利要求6所述的一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的具体工艺参数为：

真空度：P6×10^-3Pa；

功率：2000W

氩气分压：0.1-0.2Pa

合金基体温度：180-220℃

沉积时间：1-6小时。

8.根据权利要求6所述的一种用于高温合金防护的复合金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述非平衡反应磁控溅射的具体工艺参数为：

沉积电流：6-8A

占空比：50-90%

频率：30-50kHz

合金基体温度：180-220℃

沉积时间：1-6小时。

9.根据权利要求6的所述制备方法，其特征在于，所述磁控溅射采用的靶材成分为：25wt%Cr，10wt%Al，0.5wt%Y，0.5wt%Hf，0.5wt%Si，余量为Ni和杂质，其中杂质含量不高于0.1wt%。