[发明专利]一种NiCrAlYSc涂层及其制备工艺

说明书

本发明公开了一种NiCrAlYSc涂层及其制备工艺，涉及高温防护涂层技术领域。通过电弧离子镀技术加真空扩散退火的方法在高温合金基材上沉积NiCrAlYSc涂层。与现有的常规MCrAlY高温防护涂层相比，本发明所涉及的NiCrAlYSc涂层具有工艺重复性好、成分可控和易于工业化生产等优点，所制备的涂层组织结构致密，与基体材料结合强度高。在涂层中加入了稀土元素Sc，可以延缓氧化膜的剥落，提高涂层的抗高温氧化性能，从而有效地延长涂层的使用寿命。该防护涂层及其制备方法可应用于Ni基高温合金的防护。

技术领域

本发明涉及高温防护涂层技术领域，具体涉及一种NiCrAlYSc涂层及其制备工艺。

背景技术

MCrAlY涂层不仅具有优异的抗高温氧化及抗热腐蚀的性能，而且有很好的韧性和抗热疲劳强度，并且基本不影响基体合金的力学性能，此外其成分和厚度可按要求控制，能够满足不同使用工况条件的要求，因此普遍应用于高温防护涂层或热障涂层的粘结底层之中。通过改善涂层成分和优化涂层结构设计可以提高涂层性能，例如添加合金元素、加入扩散障或者采用梯度及多相复合涂层等多层设计的方法均可以有效提高涂层性能。

电弧离子镀技术具有离化率高、沉积速度快、绕镀性好等优点，并且沉积的涂层与基体结合强度高、组织致密，是制备MCrAlY涂层的常用方法之一。相关应用文献如：①中国发明专利，一种NiCoCrAlYSiB抗热腐蚀涂层及其制备方法，申请号03111363.X；②中国发明专利，一种MCrAlY加复合梯度涂层及制备工艺，申请号200710011431.8；③中国发明专利，一种共沉积梯度MCrAlY涂层及制备工艺，申请号200710011432.2；④中国发明专利，一种MCrAlY+AlSiY复合涂层及制备工艺，申请号200810228097.6等。

对于高温合金及高温防护涂层部件，氧化是其失效的重要原因之一，其抗氧化性主要依赖于表面生成的保护性氧化膜。Al₂O₃膜在高温下具有较好的稳定性，因此，高温下在热端部件的表面生成一层连续致密的Al₂O₃膜可以有效延长部件的使用寿命。目前，如何进一步的提高氧化膜的粘附性能以及延缓氧化膜的剥落，从而提高涂层使用寿命，仍是研发人员的重要研究课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种NiCrAlYSc涂层及其制备工艺，采用电弧离子镀和真空扩散退火的方法制备了NiCrAlYSc涂层，制备工艺具有良好重复性且易于实现工业化生产。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种NiCrAlYSc涂层的制备工艺，该工艺首先通过电弧离子镀技术在高温合金基体上沉积NiCrAlYSc涂层；然后进行真空热处理，使NiCrAlYSc涂层向基体进行互扩散，从而在基体上形成结合力良好的NiCrAlYSc涂层。该工艺具体包括如下步骤：

(1)对基体进行预处理；所述预处理的过程为：首先将基材试样打磨至表面粗糙度Ra＝0.4μm，之后采用60～220目玻璃丸进行湿喷砂处理，最后分别依次用金属洗涤剂、去离子水和丙酮超声清洗15～30min，用酒精漂洗后烘干。

(2)对基体进行预溅射轰击清洗，过程为：合金基体装炉后，首先将真空室抽真空至2×10^-3～1×10^-2Pa，通入Ar气，使真空室内压强升至5×10^-2～3×10^-1Pa，然后对样品进行预溅射轰击清洗，清洗过程中：靶基距为200～250mm，脉冲偏压为-400～-600V，占空比为20％～40％，清洗时间为2～5min。