[发明专利]一种抗高温水蒸气腐蚀的纳米梯度复合多层涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种抗高温水蒸气腐蚀的纳米梯度复合多层涂层，其特征在于，所述纳米梯度复合多层涂层由纳米梯度结构的Cr_xAl_ySi_1-x-y层、纳米梯度结构的Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c层以及纳米梯度结构的Cr_eN_1-e层依次沉积在基体上形成，靠近基体的为Cr_xAl_ySi_1-x-y层，中间为Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c层，表面为Cr_eN_1-e层；

其中，0.45≤x≤0.6，0.15≤y≤0.3，0.3＜a≤0.4，0.2≤b≤0.25，0.06≤c≤0.13，0.85＜e≤1，x、y、a、b、c、e均为平均原子比；

其中，所述Cr_xAl_ySi_1-x-y层随厚度增加Al元素逐渐增加，所述Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c层随厚度增加N元素逐渐增加，所述Cr_eN_1-e层随厚度增加N元素逐渐减少。

2.根据权利要求1所述的抗高温水蒸气腐蚀的纳米梯度复合多层涂层，其特征在于，所述Cr_xAl_ySi_1-x-y层的厚度为1～1.8μm，所述Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c层的厚度为7～9.6μm，所述Cr_eN_1-e层的厚度为0.5～2.4μm。

3.根据权利要求1所述的抗高温水蒸气腐蚀的纳米梯度复合多层涂层，其特征在于，所述纳米梯度复合多层涂层的硬度为18～23GPa。

4.根据权利要求1所述的抗高温水蒸气腐蚀的纳米梯度复合多层涂层，其特征在于，所述纳米梯度复合多层涂层采用物理气相沉积法制得。

5.根据权利要求1～4任一项所述的抗高温水蒸气腐蚀的纳米梯度复合多层涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)将基体进行表面抛光和清洗；

(2)沉积所述纳米梯度复合多层涂层：

(2-1)沉积Cr_xAl_ySi_1-x-y层：将清洗后的基体置于真空腔室中，当真空度抽气达到本底真空度时，充入Ar并控制工作气压，开启Cr靶、Al靶、Si靶进行溅射，控制溅射时间为20～35min，其中，Cr靶溅射功率为100～150W，Si靶溅射功率为100～150W，Al靶溅射功率由20W逐渐线性增加至100W；

(2-2)沉积Cr_aAl_bSi_cN_1-a-b-c层：控制溅射时间为240～300min，其它条件不变，将Al靶的溅射功率调整为100W，开始通入N₂，N₂流量由0sccm逐渐线性增加到10sccm；

(2-3)沉积Cr_eN_1-e层：控制溅射时间为40～60min，其它条件不变，关闭Al靶和Si靶，将Cr靶的溅射功率调整为200W，再将N₂的流量由10sccm逐渐线性降到0sccm。

6.根据权利要求5所述的抗高温水蒸气腐蚀的纳米梯度复合多层涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述沉积过程的控制参数为：本底真空度为5×10^-4Pa，Ar流量为32sccm，工作气压为0.3～0.5Pa，沉积温度为200℃。