[发明专利]一种高温耐磨损抗氧化涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高温耐磨损抗氧化涂层的制备方法，先对基底试样进行喷砂处理，然后采用等离子喷涂法对试样进行喷涂处理，最后经高温真空热处理制备成MCrAlY涂层。通过对涂层进行真空热处理，有效降低涂层中的裂纹和气孔等缺陷，涂层的结合强度明显升高，1100℃热处理后，涂层的气孔率降低为0.86％，结合强度升高为62.1Mpa，900℃高温下具有优异的耐磨性和抗氧化性能，综合性能较好。

技术领域

本发明属于涂层材料技术领域，具体涉及一种高温耐磨损抗氧化涂层的制备方法。

背景技术

随着科技的不断发展，航空航天、热核、能源动力工程等高新技术产业需要在高温、高速和高载等极端苛刻工况条件下运转的机械设备越来越多，其所带来的磨损失效及造成的资源和能源浪费问题愈加突出。尤其以先进发动机为代表的高温机械，随着发动机推重比的提高，使得发动机的进出口温度、燃烧室温度以及转速大幅度提高，要求高温润滑部件实现耐超高温度、耐磨损及抗氧化等性能的优化统一，从而对高温润滑材料提出了更高的要求。

采用热喷涂技术制备的MCrAlY(M＝Co或/和Ni)涂层具有优异的高温抗氧化性能和耐磨损性能，已广泛应用于航空航天、核工业等高新技术产业。但热喷涂涂层中一般含有大量的裂纹和气孔等缺陷，涂层与基底之间的结合强度较低，这会限制涂层材料在苛刻条件下的推广及应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高温耐磨损抗氧化涂层的制备方法，通过对涂层进行真空热处理，有效降低涂层中的裂纹和气孔等缺陷，涂层的结合强度明显升高，1100℃热处理后，涂层的气孔率降低为0.86％，结合强度升高为62.1Mpa，900℃高温下具有优异的耐磨性和抗氧化性能，综合性能较好。

本发明采用以下技术方案：

一种高温耐磨损抗氧化涂层的制备方法，先对基底试样进行喷砂处理，然后采用等离子喷涂法对试样进行喷涂处理，最后经高温真空热处理制备成MCrAlY涂层，包括以下步骤：

S1、将基底材料棒材切割成试样，对试样表面进行打磨，然后超声清洗；

S2、对超声清洗后的试样进行喷砂处理，喷砂处理后再次进行超声清洗；

S3、对步骤S2超声清洗后的试样进行预热处理，然后进行喷涂；

S4、对步骤S3喷涂好的试样进行热处理，然后随炉冷却，制得MCrAlY涂层。

进一步的，步骤S1中，试样的尺寸为将打磨后的试样在酒精中超声清洗20～60min。

进一步的，步骤S1中的基底材料采用Inconel 718高温合金。

进一步的，步骤S3中，喷涂前先将粉末在真空干燥箱中进行烘干处理，然后将试样预热至300～500℃。

更进一步的，在Ar和H₂气氛中进行喷涂，Ar流量为38～45L/min，H₂流量为4.5～6L/min，喷涂角度为80～100°，送粉率为40～45g/min，电流为500～550A，电压为50～60V，喷涂距离为100～110mm。

进一步的，步骤S4中，热处理的真空度为1×10^-2Pa～5×10^-2Pa，温度为800～1200℃，升温速度为8～12℃/min，保温时间为0.5～3.5h。

具体的，采用本方法制备的涂层厚度为320～380μm，显微硬度为329.8～371.1HV，气孔率为0.86～8.98％，结合强度为39.3～62.1MPa。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：