[发明专利]一种钛合金叶片防护涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钛合金叶片防护涂层及其制备方法，采用设置在钛合金基体上的MCrAlY+AlSiY复合涂层，MCrAlY层通过电弧离子镀工艺沉积在钛合金基体表面，AlSiY层通过离子辅助电弧离子镀工艺沉积在MCrAlY层上。采用本发明的方案，所得防护涂层与钛合金叶片基材的结合强度高，防护涂层表面及其内部无大颗粒尺寸及数量、无微孔，涂层致密性非常优异，不仅能够提高钛合金叶片防护涂层的抗高温氧化、抗热腐蚀性能，尤其适用于湿热盐雾环境（如海洋服役环境）下的高温防护，而且能有效延长钛合金叶片防护涂层的使用寿命。

技术领域

本发明涉及海洋装备表面工程技术领域，具体涉及一种适用于海洋服役环境下的钛合金叶片防护涂层及其制备方法。

背景技术

近年来，随着我国海外利益的深入拓展以及建设海洋强国计划的持续推进，我海军装备力量建设进入前所未有的发展期，各种新型舰艇陆续列装部队，开始服役。燃气轮机因具有体积小、质量轻、能量转换效率高以及动力稳定性好等优点，逐渐开始取代传统的蒸汽和柴油动力装置，在大型水面舰艇上获得广泛应用。钛合金具有强度高、密度低、韧性高和抗蚀性能好等优点，是当前及未来燃气轮机叶片的首选材料之一。然而，在高温、高湿、高盐和水蒸气等多重海洋服役环境下，钛合金叶片会发生严重的高温固态盐-水汽协同腐蚀，其所引发的化学氧化-电化学腐蚀严重威胁整机装备的海洋服役寿命与可靠性。因此，海洋服役环境下的钛合金叶片防腐是亟待解决关键技术难题之一。

现有技术中，专利CN101724301A公开了一种用于Ni基的MCrAlY+AlSiY复合涂层，在常规MCrAlY涂层上沉积AlSiY涂层，形成外层富Al而内层富Cr的呈梯度分布的MCrAlY复合涂层，该复合涂层表层Al元素浓度为18～22wt％，内层Cr元素浓度为28～45wt％；其制备方法为：电弧离子镀(AIP)制备常规MCrAlY涂层；在常规MCrAlY涂层基础上沉积AlSiY涂层；经950℃高温真空扩散退火，最终获得外层富Al而内层富Cr的呈梯度分布的MCrAlY复合涂层。该MCrAlY+AlSiY复合涂层性能虽然较常规MCrAlY涂层性能有所提升，但将其应用于海洋服役环境下的钛合金燃气轮机叶片表面仍然存在易腐蚀、使用寿命短的问题。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种耐腐蚀且使用寿命长的用于海洋服役环境下的钛合金叶片防护涂层，本发明目的之二在于提供前述钛合金叶片防护涂层的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案。

一种钛合金叶片防护涂层，其特征在于：防护涂层采用设置在钛合金基体上的MCrAlY+AlSiY复合涂层，MCrAlY层通过电弧离子镀工艺沉积在钛合金基体表面，AlSiY层通过离子辅助电弧离子镀工艺沉积在MCrAlY层上。

为进一步提高钛合金叶片防护涂层的耐腐蚀性能和使用寿命，AlSiY层通过离子辅助电弧离子镀工艺+低温退火工艺沉积在MCrAlY层上，低温退火工艺的退火温度为600-720℃。

为进一步提高钛合金叶片防护涂层的耐腐蚀性能和使用寿命，电弧离子镀工艺所采用的MCrAlY靶材成分如下（质量百分比）：Co：26~44.5，Cr：18~22，Al：11~12，Y：0.5~0.6，Ni：余量；AlSiY靶成分（质量百分比）为Al：60~88.5，Si：11~39.5，Y：0.5~0.9。

作为本发明的优选方案，MCrAlY层的厚度为30-31微米，AlSiY层的厚度为27-33微米。

前述钛合金叶片防护涂层的制备方法，步骤如下：

步骤1，沉积前对基材进行喷砂处理，然后进行超声清洗、烘干；