[发明专利]基于高温镍基合金的多层复合耐高温腐蚀涂层的制备方法

摘要

本发明属于一种耐高温腐蚀涂层制备技术，具体涉及基于高温镍基合金的多层复合耐高温腐蚀涂层的制备方法。本发明采用多元复合涂层技术，外表面采用嵌入式纳米Si₃N₄薄膜技术，具有极高的耐氧化能力，采用基板过渡层(Al‑Si)连接层(Ti₃Si(Al)C₂)梯度层(Al‑Ti‑Si‑Cr‑N)、嵌入层(纳米Si₃N₄)四层匹配层结构，通过各匹配层之间的共有原子扩散形成化学键及相互接近的热膨胀系数，使复合涂层抗热震性大幅度增强。

主权项

1.基于高温镍基合金的多层复合耐高温腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、基板的预处理：将镍基合金表面用砂纸打磨处理，去除表面的沾污杂质，放入丙酮溶剂中超声3‑5min，超声后放置于超净台用红外烘干灯干燥5‑15min；步骤二、Al‑Si底层的制备：基板表面进行离子清洗，清洗时间控制在3‑5min，在室温条件下，通过射频溅射在基板表面一层薄Al‑Si合金层，时间为10‑30min，溅射后移入真空退火炉中，控制在800‑1000℃退火30‑60min，采用随炉冷却的方式；步骤三、Ti3Si(Al)C2连接层的制备：将退火后的基板置入磁控溅射室，采用Ti3Si(Al)C2靶材进行直流溅射，表面功率密度为10‑100W/cm2，基板温度控制在200‑400℃，溅射时间控制在0.5‑2h；步骤四、富铝型Al‑Ti‑Cr‑Si‑N梯度层的制备：将上述镀Ti3Si(Al)C2的连接层放入电弧离子镀设备中，通过Ti‑Al、Al‑Si、Cr靶在Ar‑N2气氛中进行电弧反应合成富铝型Al‑Ti‑Cr‑Si‑N梯度层，控制基板温度150‑450℃，控制负偏压为100‑600V，靶材弧流控制在30‑200A，反应合成时间控制在3‑6h；步骤五、纳米Si3N4嵌入层的制备：将上述制备的富铝型Al‑Ti‑Cr‑Si‑N梯度层通过磁控溅射嵌入纳米Si3N4，首先用氩气进行预溅射1‑5min，然后通过射频溅射制备纳米Si3N4嵌入层，将基板温度控制在350‑600℃，控制射频功率为1.5‑2.5kw，溅射时间为0.5‑3h；步骤六、退火处理：将上述得到的基板放入真空退火炉中进行退火，退火温度控制在800‑1000℃，退火时间控制在2‑8h，最终获得基于高温镍基合金的多层复合耐高温腐蚀涂层。