[发明专利]一种含有储铝层的抗氧化涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含有储铝层的抗氧化涂层及其制备方法，该制备方法通过在渗透的过程，将渗铝剂FeAl粉和催化剂加入至渗罐中，通过渗透处理，在叶片基体的表面形成一层储铝层。渗透过程中采用普通马弗罐进行气相渗Al，工艺简单，操作简便，设备要求低，装炉量大，通过对比发现在相同的热防护涂层厚度条件下，气相渗Al生产成本较电弧离子镀生产成本降低98.2％。

【技术领域】

本发明属于航空发动机涡轮叶片高温抗氧化涂层领域，具体涉及一种含有储铝层的抗氧化涂层及其制备方法。

【背景技术】

目前，由于电弧离子镀技术制备的MCrAlY涂层具有涂层组织致密等优点，已经广泛的被应用于多种涡轮叶片高温防护涂层的制备加工，显著提高了涡轮叶片的抗高温氧化、抗腐蚀性能和隔热性能，延长了发动机工作寿命。

气相渗Al技术是采用非接触扩散渗金属技术，将粉末状的渗剂、分散剂、催化剂均匀混合，在一定的温度条件下保温一定时间，炉膛内产生分解和还原反应，在工件表面形成一层具有高温抗氧化能力的渗Al层。

但是，采用电弧离子镀沉积MCrAlY涂层时，由于工艺特点导致了涂层内的Al含量一般维持在10％左右，无法再进一步提高Al含量的浓度，这就导致涂层在服役过程中Al原子的向内、向外扩散，引起涂层的抗氧化寿命缩短。因此，急需在保证MCrAlY涂层组织前提下，提供更多的Al原子供给，从而显著提升抗氧化涂层的使用寿命。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种含有储铝层的抗氧化涂层及其制备方法，本发明采用气相渗Al和电弧离子镀沉积MCrAlY涂层的方法，在叶片表面制备一种含储Al层抗氧化涂层，满足发动机涡轮叶片高温抗氧化、抗热腐蚀的使用要求。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种含有储铝层的抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，通过前处理将叶片基体表面处理干净；

步骤2，烘烤FeAl粉；

步骤3，制备储铝层；

将烘烤后的FeAl粉、催化剂NH₄I和前处理后的叶片基体至于渗罐中，每40～60件叶片基体使用FeAl粉渗剂6～10Kg，将渗罐内的气氛置换为氩气后，加热渗罐内温度至950～1000℃，并保温8～15H，在叶片基体表面制备一层储铝层；

将附着有储铝层的叶片基体在1000～1050℃下真空热处理2～15H，得到热处理后的附着有储铝层的叶片基体；

步骤4，制备MCrAlY涂层；

通过电弧离子镀在附着有储铝层的叶片基体表面制备一层MCrAlY涂层；

步骤5，扩散处理；

将步骤4制得的附着有储铝层和MCrAlY涂层的叶片基体置于炉内进行热处理；

通过上述步骤制备出一种含有储铝层的抗氧化涂层。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，所述前处理包括依次进行的干吹砂、氩气吹干、超声波清洗和烘干。

优选的，步骤2中，每40～60件叶片基体使用NH₄I 300～500g。

优选的，步骤2中，烘烤温度为100℃～200℃，烘烤时间为1～10H。

优选的，步骤3中，置换氩气的过程为：将渗罐内的真空度抽至≤1Pa，然后通入氩气至罐内压力至0.1～1MPa，反复重复上述步骤至少5次，最后一次将渗罐内的真空抽至小于1Pa后，通入氩气至0.05～1MPa。