[发明专利]一种用于锆合金防护的Fe-Cr-Al-Y防护涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于锆合金防护的Fe-Cr-Al-Y涂层，其特征在于：所述Fe-Cr-Al-Y涂层成分组成为Fe_100-x-y-zCr_xAl_yY_z，14.9≤x≤25，13.8≤y≤35，1.1≤z≤3，其中x，y，z为原子比；

所述Fe-Cr-Al-Y涂层呈纤维柱状晶生长结构，相邻两个纤维柱状晶之间边界致密，无贯穿性空隙，柱状晶宽度为60 ~ 90 nm；

采用磁控溅射法制备所述Fe-Cr-Al-Y涂层，包括以下步骤：

（1）安装靶材和基体；

（2）抽真空并对基体加热；

（3）通入气体并设置电源参数；

（4）打开样品挡板并在基体上沉积涂层；

步骤（1）中，所述的靶材分别为Cr₂Al靶、Fe₈₅Al₁₅靶、Y靶三个独立的靶材，通过三靶共溅射的方式沉积Fe-Cr-Al-Y涂层；

步骤（2）中，将沉积室的背底真空抽至低于3.6×10^-5 Pa；所述加热的温度为300 ~550；

步骤（3）中，中频电源分别施加在Cr₂Al靶和Fe₈₅Al₁₅靶上，直流电源施加在Y靶上；所述Cr₂Al靶的功率密度为0.9 ~ 3.6 W/cm²，所述Fe₈₅Al₁₅靶的功率密度为4.4~ 6.2 W/cm²，所述Y靶的功率密度为0.1~ 0.25 W/cm²；

所述的Fe-Cr-Al-Y涂层经过1200 高温水蒸气氧化腐蚀后在涂层外表面形成以为主相并伴有少量Cr₂O₃相的连续、均匀且致密的氧化物层；所述氧化物层中相的占比≥70%。

2.如权利要求1所述的用于锆合金防护的Fe-Cr-Al-Y涂层，其特征在于：所述的Fe-Cr-Al-Y涂层的晶体结构为 的固溶体，晶格点阵为体心立方。

3.如权利要求1所述的用于锆合金防护的Fe-Cr-Al-Y涂层，其特征在于：利用XRD在衍射角范围内测得所述的Fe-Cr-Al-Y涂层具有选自下组的一个或多个XRD特征衍射峰：

在，出现（110）晶面衍射峰；

在，出现（200）晶面衍射峰；

在，出现（211）晶面衍射峰。

4.如权利要求1所述的用于锆合金防护的Fe-Cr-Al-Y涂层，其特征在于：所述的Fe-Cr-Al-Y涂层的密度为，或/和，

所述的Fe-Cr-Al-Y涂层的厚度为 6~12 。

5.一种锆合金包壳管，其特征在于，包括Zr及Zr系列合金基层管以及施镀于所述基层管外表面的如权利要求1~4任一项所述的Fe-Cr-Al-Y涂层。

6.根据权利要求5所述的锆合金包壳管，其特征在于，所述基层管和Fe-Cr-Al-Y涂层之间含中间层；所述中间层为致密的ZrO₂，密度为；所述中间层的厚度为 100~200 nm。