[发明专利]一种耐热蚀复合防护涂层及其制备方法有效
| 申请号： | 202110033426.7 | 申请日： | 2021-01-12 |
| 公开（公告）号： | CN112877637B | 公开（公告）日： | 2022-02-08 |
| 发明（设计）人： | 何东青;尚伦霖;李文生;成波;翟海民;张新健 | 申请（专利权）人： | 兰州理工大学 |
| 主分类号： | C23C4/06 | 分类号： | C23C4/06;C23C4/129;C23C14/00;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/35;C23C14/50;C23C14/54;C23C28/00 |
| 代理公司： | 北京高沃律师事务所 11569 | 代理人： | 赵琪 |
| 地址： | 730050 甘肃*** | 国省代码： | 甘肃;62 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 耐热 复合 防护 涂层 及其 制备 方法 | ||
1.一种耐热蚀复合防护涂层，其特征在于，由设在以310S不锈钢为金属基体上的厚度为250μm的NiCr-Cr3C2涂层、NiCr-Cr3C2涂层上的厚度为180nm的Cr过渡层、设在Cr过渡层上的厚度为220nm的Cr/CrAlN过渡层和设在Cr/CrAlN过渡层层上的厚度为3.2μm的CrAlN层构成，
制备方法，包括以下步骤：
⑴将310s不锈钢表面打磨平整后，采用丙酮清洗液，在超声功率为800W、温度为25℃的条件下超声清洗15min，得到金属基体；
⑵利用超音速火焰喷涂技术在金属基体表面喷涂一层厚度为250μm的NiCr-Cr3C2涂层，超音速火焰喷涂的条件是指喷涂粉末为包覆型20％NiCr-80％Cr3C2商用粉末，氧气流量为180L·min-1，丙烷流量为16L·min-1，送粉速率为40g·min-1，喷涂距离为200mm；
⑶将NiCr-Cr3C2涂层的表面逐级打磨，分别用800、1000、1500和2000目砂纸分四级抛光，单次去除量为5μm，最后用粒度为1.5μm金刚石研磨膏抛至镜面、抛光至Ra≤0.2μm，且去除量≤50μm后，依次采用无水乙醇、丙酮作为清洗液，在超声功率为800W、温度为25℃的条件下超声清洗15min，然后氮气吹干；
⑷将步骤⑶所得的表面喷涂有NiCr-Cr3C2涂层的金属基体固定于闭合场非平衡磁控溅射系统样品架上，先用Ar+在偏压为-500V、时间为15min的条件下轰击清洗NiCr-Cr3C2涂层，再采用闭合场非平衡磁控溅射技术，以纯度为99.999％的Cr靶、AlCr靶为溅射靶材，AlCr靶为70％Cr-30％Al，通过控制偏压、靶功率、样品转架转速制备厚度为180nm的Cr过渡层和厚度为220nm的Cr/CrAlN过渡层；
其中：Cr过渡层沉积条件是指偏压为-70V，背景真空为2×10-4Pa，基底温度为270℃，Cr靶靶功率为1.2kW，沉积10min，样品转架转速为5rpm；Cr/CrAlN过渡层沉积条件是指Cr靶与CrAl靶相对放置，偏压为-50V，基底温度为280℃，在25min内Cr靶功率由1.2kW线性降至0W，CrAl靶靶功率由0W线性增加至2.5kW，Ar/N2气流量比为1，总气压为0.25Pa，样品转架转速为2.5rpm；
⑸在Cr/CrAlN过渡层上沉积厚度为3.2μm的CrAlN层，沉积条件是指偏压为-50V，基底温度为300℃，CrAl靶靶功率为2.5kW，样品转架转速为5rpm，Ar/N2气流量比为1，总气压为0.2Pa，沉积时间为100min。
2.权利要求1所述耐热蚀复合防护涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴将310s不锈钢表面打磨平整后，采用丙酮清洗液，在超声功率为800W、温度为25℃的条件下超声清洗15min，得到金属基体；
⑵利用超音速火焰喷涂技术在金属基体表面喷涂一层厚度为250μm的NiCr-Cr3C2涂层，超音速火焰喷涂的条件是指喷涂粉末为包覆型20％NiCr-80％Cr3C2商用粉末，氧气流量为180L·min-1，丙烷流量为16L·min-1，送粉速率为40g·min-1，喷涂距离为200mm；
⑶将NiCr-Cr3C2涂层的表面逐级打磨，分别用800、1000、1500和2000目砂纸分四级抛光，单次去除量为5μm，最后用粒度为1.5μm金刚石研磨膏抛至镜面、抛光至Ra≤0.2μm，且去除量≤50μm后，依次采用无水乙醇、丙酮作为清洗液，在超声功率为800W、温度为25℃的条件下超声清洗15min，然后氮气吹干；
⑷将步骤⑶所得的表面喷涂有NiCr-Cr3C2涂层的金属基体固定于闭合场非平衡磁控溅射系统样品架上，先用Ar+在偏压为-500V、时间为15min的条件下轰击清洗NiCr-Cr3C2涂层，再采用闭合场非平衡磁控溅射技术，以纯度为99.999％的Cr靶、AlCr靶为溅射靶材，AlCr靶为70％Cr-30％Al，通过控制偏压、靶功率、样品转架转速制备厚度为180nm的Cr过渡层和厚度为220nm的Cr/CrAlN过渡层；
其中：Cr过渡层沉积条件是指偏压为-70V，背景真空为2×10-4Pa，基底温度为270℃，Cr靶靶功率为1.2kW，沉积10min，样品转架转速为5rpm；Cr/CrAlN过渡层沉积条件是指Cr靶与CrAl靶相对放置，偏压为-50V，基底温度为280℃，在25min内Cr靶功率由1.2kW线性降至0W，CrAl靶靶功率由0W线性增加至2.5kW，Ar/N2气流量比为1，总气压为0.25Pa，样品转架转速为2.5rpm；
⑸在Cr/CrAlN过渡层上沉积厚度为3.2μm的CrAlN层，沉积条件是指偏压为-50V，基底温度为300℃，CrAl靶靶功率为2.5kW，样品转架转速为5rpm，Ar/N2气流量比为1，总气压为0.2Pa，沉积时间为100min。
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