[发明专利]一种高温抗氧化腐蚀涂层合金和涂层

说明书

本发明公开了一种高温抗氧化腐蚀涂层合金和涂层，属于高温抗氧化腐蚀涂层技术领域。该涂层合金为AlNiY合金，按重量百分含量计的化学成分为：Ni：13～16％；Y：1.2～1.8％；Fe0.6％；余量为Al及不可避免的杂质。将所述涂层合金制备成靶材，并采用阴极离子镀方法在待防护工件上制备获得高温抗氧化腐蚀涂层。本发明涂层合金成分简单，但制备的涂层抗高温氧化腐蚀性能强。

技术领域

本发明涉及高温抗氧化腐蚀涂层技术领域，具体涉及一种高温抗氧化腐蚀涂层合金和涂层，该合金涂层应用于高温涡轮工作叶片。

背景技术

随着燃气涡轮发动机工作温度的不断提高，要求高温合金部件必需具备足够的强度和较好的抗高温氧化腐蚀性能。为了保证高温合金的高温力学性能，提高合金在高温下长期组织稳定性，新型高温合金有进一步降低Cr含量的趋势。这无形中也降低了合金的抗氧化和抗热腐蚀性能。所以，要同时兼顾合金的力学性能和高温化学稳定性是比较困难的。在保证合金具有优良力学性能的前提下，施加防护涂层是改善合金抗高温热腐蚀性能的有效途径。

叶片MCrAlY防护涂层阴极材料和制造技术属于叶片制造技术之一。先进发动机发展的一个重要特征就是通过提高涡轮进口温度来提高发动机推重比，所以对叶片的表面防护变得越加重要。MCrAlY包覆涂层是先进的叶片防护技术，具有良好的抗高温氧化和抗热腐蚀性能，涂层塑性好，同时成分选择范围较宽，对基体材料和应用环境的适用性广，在当代发动机叶片防护上的应用日趋广泛。

防护涂层从上世纪五十年代发展至今，主要有四种类型：Pt、Cr、Si等改性的铝化物涂层、渗铝涂层、MCrAlY(M＝Fe，Ni或/和Co)包覆涂层和热障涂层。其中MCrAlY涂层其成分和厚度可按要求控制，满足不同使用工况条件的要求，而且涂层对基体合金力学性能影响较小。该涂层在国内外不论是单独作为抗高温氧化和热腐蚀涂层，还是作为热障涂层的粘结底层都得到广泛的应用。

针对不同的使用环境，人们研制了不同成分的MCrAlY涂层。如NiCrAlY、NiCoCrAlY、NiCrAlYSi(Ta,Hf)等涂层。为了进一步延长防护涂层的使用寿命，提高涂层的使用温度，各国进行了大量的研究工作。GE公司在GT29和GT33基础上渗铝处理，发展了GT29+和GT33+涂层，大大改善了涂层的高温氧化性能，而对涂层的抗热腐蚀能力和抗剥落能力无大的不良影响，延长了涂层高温下的服役寿命。俄罗斯航空材料研究院开发出二层及三层沉积/扩散涂层，并且对外层铝化物进行特种合金化，在改善涂层高温氧化性能的同时提高涂层的热腐蚀能力。目前，国内已经自主研发和仿制了多种成分的MCrAlY涂层，但尚未开发出在较大温度范围和不同腐蚀条件中兼具抗高温氧化和抗腐蚀性能的涂层体系。因此，开展长寿命、大范围环境适应性的防护涂层的研究，将有助于提高涡轮叶片的使用寿命和性能，并进一步提高发动机和燃机的性能，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高温抗氧化腐蚀涂层合金和涂层，涂层合金成分简单，但制备的涂层抗高温氧化腐蚀性能强。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高温抗氧化腐蚀涂层合金，该涂层合金为AlNiY合金，按重量百分含量计，该AlNiY合金化学成分为：Ni：13～16％；Y：1.2～1.8％；Fe0.6％；余量为Al及不可避免的杂质。

该涂层合金化学成分中，Fe的含量大于0.1wt.％，杂质元素的含量0.9wt.％。

将所述涂层合金制备成靶材，并采用阴极离子镀方法在待防护工件上制备获得高温抗氧化腐蚀涂层。其中：将所述涂层合金制备成靶材的过程如下：