[发明专利]一种镍基管状阴极靶材的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种镍基管状阴极靶材的制备方法，本方法通过合金熔炼工艺及成分控制、型壳工艺和铸造工艺、机加工工艺，制备出满足技术要求的镍基管状阴极靶材。所述镍基管状阴极靶材的应用采用真空电弧镀涂镀，涂镀工艺参数有：1)离子清理；2)涂层涂镀。本发明将镍基管状阴极靶材作为挥发阴极材料，采用真空电弧镀工艺方法，用于涂敷热端部件表面涂层的制备，提高了零件表面的高温抗氧化、抗腐蚀性能，延长零件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及涂镀技术领域，具体的说是涉及一种镍基管状阴极靶材的制备方法及其应用。

背景技术

目前，国外在定向凝固和单晶涡轮叶片上已广泛使用了MCrAlX包覆型涂层，该类涂层的特点是将耐循环氧化和耐高温腐蚀的合金作为涂层，包覆在叶片合金基体上，可以克服一般铝化物涂层的缺点，兼顾了抗氧化、抗腐蚀，并根据使用要求调整涂层成分。根据相关资料介绍，该类涂层1100℃条件下其保护寿命比铝化物涂层高3～4倍。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍基管状阴极靶材的制备方法及其应用，研制的管状阴极靶材作为挥发阴极材料，采用真空电弧镀工艺方法制备出热端部件表面的高温抗氧化、抗腐蚀性能涂层，延长热端部件的使用寿命，从而提高热端部件的长期使用性能。

本发明的技术方案是：

一种镍基管状阴极靶材的制备方法，本方法通过合金熔炼工艺及成分控制、型壳工艺和铸造工艺、机加工工艺，制备出满足技术要求的镍基管状阴极靶材，具体如下：

1)、合金熔炼工艺及成分控制：在熔炼过程中，按4～6次分批加入Al；镍基管状阴极的化学成为：Cr20～22；Al10～11；Y1.5～2.0；Si0.2～0.4；Fe0.05～0.10；C0.005～0.010；Ni余量；

2)、型壳工艺和铸造工艺：在型壳工艺中，型壳材料采用Al2O3占30～40wt％的高Al2O3面层，型壳材料采用Al2O3-SiO2系耐火材料背层，形成复合陶瓷型壳；在铸造工艺设计上，外部工作表面为少余量铸造的表面，其铸造余量为0.3～0.8mm，内部非工作表面铸造余量为0.3mm以下；采用模数法结合经验法设计铸造浇铸系统，保证凝固过程的顺序性和良好的补缩，铸造浇铸系统采用顶铸式铸口；采用的型壳温度为900～950℃，浇铸温度为熔点以上30～50℃；

3)、机械加工：采用电火花切割切除冒口，采用硬质合金刀具，进行无应力切割。

所述镍基管状阴极靶材阴极零件的尺寸和结构如下：外径178mm，两端口直径140mm，长度338mm，壁厚10～15mm。

所述镍基管状阴极靶材的应用采用真空电弧镀涂镀，涂镀工艺参数如下：

1)离子清理

工作压强＜5～7×10-2Pa；

工件状态：自转和公转；电弧电流500～600A；工件电压300±10V；工作时间4～10min；

2)涂层涂镀

工作压强＜5～7×10-2Pa；

工件状态：自转和公转；电弧电流600～750A；工件电压30±10V；工作时间80±10min；冷却时间3.0～3.5h。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明将镍基管状阴极靶材作为挥发阴极材料，采用真空电弧镀工艺方法，用于涂敷热端部件表面涂层的制备，提高了零件表面的高温抗氧化、抗腐蚀性能，延长零件的使用寿命；