CN103305844A - 一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种在钛合金表面制备具有抗高温氧化和耐磨损的复合涂层，本涂层的表层为连续致密Al₂O₃氧化膜层，厚1-3μm；涂层中间为10-15μm厚的Al沉积层和4-6μm厚的Ni-Co-Cr-Al-Y合金层；涂层与基体间由NiCoCrAlTi扩散合金层实现冶金结合；该涂层表面存在均匀连续致密的Al₂O₃氧化膜层，无孔洞、裂纹等缺陷，极大地提高了耐磨性及抗高温氧化性能，且在NiCoCrAlY的合金层和扩散层中，Al元素沿着厚度方向呈梯度分布，有利于涂层间结合，且Al相存储含量高，继而可以进一步提高涂层抗高温氧化性能；与基体结合处平直，存在一层亮白色的互扩散层，该扩散层与基体实现的冶金结合，结合力牢靠。合金渗层有γ’-Ni₃Al生成，其为硬质相，细小、弥散分布，能强化基体、提高基体的硬度和耐磨性。

Description

一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层及其制备方法，属于抗高温氧化和耐磨损涂层的制备领域。

背景技术

钛合金是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，具有非常优异的机械和物理性质，如高比强度、耐热性强、耐腐蚀性、和结构材料有好的相容性及低密度等，已经被广泛的应用于航天领域。钛及其合金不仅在航空航天、宇宙航行工业中有着十分重要的应用，而且已经开始在化工、石油、轻工、冶金、发电等许多工业部门中广泛应用。钛合金也存在一定的缺点，比如不耐烧蚀，高温下容易氧化，且在合金表面形成不具保护作用的氧化物，同时在氧化过程中氧化物层下面的基体易固溶大量的氧原子从而形成脆性富氧层，这些都严重损害了合金的高温使用性能，影响了钛合金的使用。此外，钛合金摩擦学性能较差，当用作滑动部件时，存在严重的粘着磨损和微动磨损倾向。

钛合金在高温使用时的防护技术研究受到了国内外的重视与关注。钛合金表面的氧化行为可以通过改变合金的成分和控制组织结构来改善，其中，涂层技术既能让钛合金获得最佳的力学性能，还能对其起到表面防护的作用。作为钛合金表面高温抗氧化及隔热防护涂层应满足以下条件：（1）涂层具有良好的抗高温氧化性能；（2）涂层与基体的结合良好；（3）涂层对钛合金基体性能不会产生有害影响；（4）涂层应足够致密，孔隙、裂纹之类的缺陷较少，以防止在空气与基体金属表面之间形成连续的通道。

目前取得一定研究成果的表面工程技术主要为氧化处理、激光熔覆、表面沉积涂层法、离子注入法、等离子喷涂技术、多弧离子镀等，但各方法均存在一定的问题，如常规CVD在较高的温度容易引起基体组织的结晶、再长大变化, 降低工件的强度和影响工件的形状尺寸，用PVD涂层存在界面结合问题，离子注入层太浅，激光熔敷表面容易开裂等。上述方法共性问题是获得的涂层容易在高温、循环应力下剥落而失去防护作用。因此，如何提钛合金的耐磨性和高温抗氧化能力，成为钛合金广泛应用中亟待解决的关键问题。

Al₂O₃是保护性最好的氧化膜之一，因为该氧化膜非常致密，化学稳定性高，同时氧离子在其中的扩散系数很低，氧化时，膜的厚度增长速率极小，且遵循抛物线规律，在1200℃以上的高温都具有很好的保护作用。TiAl合金中虽然含有50%(at%)的Al，氧化时仍然不能选择性生成致密连续的Al2O3膜。采用粉末包埋渗直接渗Al时，由于单一的Al2O3膜因热膨胀系数与基体相差较大，循环氧化时容易出现氧化膜的脱落，因此选择成分过度的中间粘结层，提高Al2O3膜与基体的结合能力。

NiCoCrAlY涂层是常见的高温防护涂层和热障涂层的粘结层，具有良好的高温抗氧化性能和抗热腐蚀性，且具有良好的塑性和粘附性，其在高温防护领域内的应用很广。但是该涂层一般采用喷涂或磁控溅射方法制备，与基体间的互扩散比较严重，易在界面处析出硬脆相，同时产生柯肯达尔孔洞，最终降低了涂层与基体的结合强度和基体材料的疲劳性能。采用加弧辉光渗镀技术制备中间粘结层，与基体的相容性优良，结合良好。

加弧辉光离子渗镀技术是双层辉光等离子表面冶金技术的拓展，该技术充分利用了辉光放电和弧光放电的不同特点，将双层辉光等离子表面冶金技术和多弧离子渗镀技术在同一个装置里有机地结合在一起，既可以渗，也可以镀，还可以渗镀结合，形成独具特色的弧辉多源渗镀技术。

加弧辉光渗镀技术制备的镀层具备双辉和多弧离子镀层本身所具备的特点。它节约能源和资源、无污染、成分可控，而且可在材料表面可形成成分梯度分布的镀层加扩散层的复合渗镀层，厚度调节范围大，与基体材料冶金结合，结合牢固。采用加弧辉光离子渗镀技术对碳钢、钛合金及铜合金进行表面合金化处理的工艺研究已取得了很大的进展，通过单元素或多元素渗镀，可有效地改善材料的力学性能、耐磨性、耐蚀性等，在工程制造领域显示出了广阔的应用前景。单独采用该技术制备的合金层无法有效地阻止氧的侵入，所以对钛合金的抗高温性能提升有限。

粉末包埋渗是一种较成熟的技术，由于渗件被粉末包埋，漏渗很少，渗件质量好；操作工艺简单，技术难度小，且设备投资少。采用传统的粉末包埋渗硅改善TiAl合金高温抗氧化性能的研究表明，渗硅层表面形成了复合薄膜，由Al₂O₃、Ti₅Si₃、TiAl₃和TiSi₂组成。氧化过程中会生成由Al₂O₃和SiO₂组成的混合氧化膜，有效地阻碍了阴阳离子的扩散，提高了TiAl合金的抗恒温氧化性能。不过，当渗硅层较厚时，随着热循环次数的增加复合氧化膜也出现了开裂和剥落，这是因为复合氧化膜与TiAl合金基体的热膨胀系数毕竟不是完全一致。

离子渗氧技术是钛合金在大气压下渗氧表面处理技术基础发展起来的一种先进技术，技术中的等离子轰击即氧离子化的加剧可以促进渗氧过程进行,同时减少钛高价氧化物的形成，而且过程中产生的渗氧层较厚, 为钛提供一个致密的、高硬度的、抗磨耐蚀的表面改性层。将离子渗氧技术直接用于钛合金的高温氧化防护时极易发生“氧脆”现象，大幅降低钛合金的力学性能。

目前采用传统表面技术，制备单一涂层由于对氧化过程中氧离子的向内阻挡作用有限，所以对提高抗高温氧化性能非常有限。

因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。

发明内容

本发明提供一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层及其制备方法，其通过将加弧辉光离子渗镀技术、粉末包埋渗和离子渗氧技术结合，进而大幅提高钛合金表面的抗高温氧化性能和耐磨损性能。

本发明采用如下技术方案：一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层，所述钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层包括表面层和中间层，所述表面层为Al₂O₃氧化膜层，中间层为Al沉积层和Ni-Co-Cr-Al-Y合金层，所述钛合金表面抗高温氧化和耐磨损复合涂层与基体间通过Ni-Co-Cr-Al-Ti互扩散层的互扩散来实现冶金结合。

所述氧化膜层厚1-3μm，其氧含量从氧化膜层由外向内梯度下降。

所述的中间层厚14-21μm，其中Al沉积层厚10-15μm，Ni-Co-Cr-Al-Y合金层厚4-6μm， Al含量从Ni-Co-Cr-Al-Y合金由外向内梯度下降，Al相存储含量高。

所述Ni-Co-Cr- Al–Ti互扩散层由Ni、Co、Cr、Al 和Ti组成，厚1-4μm，Ni、Co、Cr的含量从扩散层表面由外向内梯度下降，Ti、Al的含量则从扩散层表面由外向内呈上升。

本发明还采用如下技术方案： 一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层的制备方法，先在钛合金表面制备合金层，然后通过粉末包埋渗铝和扩散退火得到Al沉积层，最后对所得复合涂层进行离子渗氧处理制备氧化膜层，步骤如下：

（1）将钛合金、NiCoCrAlY合金靶材和纯Al靶材装入加弧光渗离子表面合金化装置中，以钛合金为工件极，以NiCoCrAlY合金靶材和纯Al靶材为源极；

（2）抽真空，送氩气，启动辉光，调试工艺参数为：

NiCoCrAlY合金靶材靶材电压：900-950V

纯Al靶材电压：300-450V

工件电压：500-600V

氩气气压：34-40Pa

靶材与工件极间距：13-17mm

保温时间：3-5h

（3）停止辉光，断电，破真空至大气压下；

（4）打开装置，取出工件，完成Ni-Co-Cr-Al-Y合金层制备；

（5）将制备的试样放入真空气氛加热设备中，抽真空，具体制备工艺如下：

渗剂：纯铝粉、氧化铝、氯化氨和氧化铈

工作温度：800℃-1000℃

保温时间：2h-6h

（6）断电，随炉冷却至室温，然后继续升温至950℃-1050℃进行扩散退火，保温3-6h，随炉冷却至室温，得到结合良好的Al沉积层；

（7）将制备试样装入加弧辉光渗等离子表面合金化装置中，取出靶材，抽真空，送入氩气、氧气，启动辉光，调试工艺参数为：

工件电压：800-900V

气压：40-50Pa

氩氧比：1:1-1:1.5

保温时间：1-3h

（8）停止辉光，断电，完成氧化层的制备，得到抗高温氧化和耐磨损的复合涂层。

所述NiCoCrAlY合金靶材的成分配比为Co占21-23wt％，Cr占22-24 wt％，Al占15-17 wt％，Y占0.35-0.45 wt％，余量为Ni。

所述固体粉末包埋渗铝工艺中渗剂配方组分及各组分比例为：纯铝粉20-40 wt％、氧化铝50-70 wt％、氯化氨2-5 wt％和氧化铈0.5-1.5 wt％。

本发明具有如下有益效果：

（1）.首次提出将加弧辉光离子渗镀技术、粉末包埋渗和离子渗氧技术结合，首先在钛合金表面制备Ni-Co-Cr-Al-Y合金层，然后通过粉末包埋渗铝和扩散退火得到Al沉积层，最后对所得复合涂层进行离子渗氧处理制备氧化Al₂O₃膜层，大幅提高钛合金的抗高温氧化性能和耐磨损性能;

（2）.该涂层表面层为连续致密的Al₂O₃氧化物薄膜，层厚度有限，其脆性因小尺寸效应而大大降低，而且具有氧化陶瓷层的性质，抗氧化能力强，解决了钛合金在600-800℃的抗高温氧化性能差问题;

（3）.该涂层中间为Al沉积层和Ni-Co-Cr-Al-Y合金层，Al沉积层到合金层过渡区域中，Al元素分布呈梯度下降，有利于在Al沉积层与合金层的界面处形成良好的成分与硬度过渡，提高结合力，使二者结合牢固。Ni-Co-Cr-Al-Y合金层在加弧辉光离子渗镀过程中，由于设置了辅助Al辉光源极，使该合金层在保证力学性能的条件下最大限度的提高该合金层中Al相含量，提供更充足的有效Al源，继而提高该层的抗高温氧化能力。该层组织致密，硬度高。而且该合金渗层有γ’-Ni₃Al生成，其为硬质相，细小、弥散分布，能强化基体，极大的提高了钛合金的耐磨性能;

（4）.该涂层与基体间存在Ni-Co-Cr-Al-Ti互扩散层，与基体实现了冶金结合，结合强度高;

（5）.该涂层在钛合金基体制备方法中，首次采用加弧辉光离子渗镀技术、粉末包埋渗和离子渗氧技术结合，为钛合金表面抗高温氧化和耐磨损涂层的制备提供了新的工艺方法。

附图说明

图1为本发明钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层的示意图。

其中：

1-氧化膜层、2-沉积层、3-合金层、4-互扩散层、5-基体。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

TiAl合金表面制备涂层过程中所使用的的NiCoCrAlY合金靶材和渗剂，按重量百分比计：NiCoCrAlY合金靶材，其成分配比为Co占21-23wt％，Cr占22-24 wt％，Al占15-17 wt％，Y占0.35-0.45 wt％，余量为Ni；固体粉末包埋渗铝工艺中渗剂配方组分及各组分比例为：纯铝粉20-40 wt％、氧化铝50-70 wt％、氯化氨2-5 wt％和氧化铈0.5-1.5 wt％。

下述表1-2给出本发明各组成成份质量百分比的一些优选实施例，但本发明的各组成成份的含量不局限于该表中所列数值，对于本领域的技术人员来说，完全可以在表中所列数值范围的基础上进行合理概括和推理。

表1：各组成成份占总重量的质量百分比含量（%）及相关指标参数

 

表2：各组成成份占总重量的质量百分比含量（%）及相关指标参数

TiAl合金表面复合涂层优选的制备工艺如下 ：

（1）将TiAl合金、NiCoCrAlY合金靶材和纯Al靶材装入加弧光渗离子表面合金化装置中，以TiAl合金为工件极，以NiCoCrAlY合金靶材和纯Al靶材为源极；

（2）将实验装置抽真空至极限真空度，通入氩气。启动辉光，调试工艺参数如下值：

靶材电压：900-920 V

纯Al靶材电压：300-350V

工件电压：500-530V

氩气气压：34-36Pa

靶材与工件极间距：13-15mm

工作温度：1000℃；

（3）3-4小时后停止辉光，断电，破真空至大气压下；

（4）打开装置，取出工件，完成Ni-Co-Cr-Al-Y合金层制备；

（5）将制备的试样放入真空气氛加热设备中，抽真空，调试温度，工作温度：900-950℃；

（6）保温3-4小时候后断电，随炉冷却至室温，然后继续升温至900℃进行扩散退火，保温3-4h，随炉冷却至室温，得到结合良好的Al沉积层；

（7）将制备试样装入加弧辉光渗等离子表面合金化装置中，取出靶材，抽真空，送入氩气，氧气启动辉光，调试工艺参数为：

工件电压：830-850V

气压：42-45Pa

氩氧比：1:1；

（8）保温1-1.5小时后停止辉光，断电，完成氧化层的制备，得到抗高温氧化和耐磨损的复合涂层。

采用上述方法获得的所述复合改性层由表面层和中间层组成，表面层为氧化膜层1、层4组成，总厚度为16-28。氧化膜层厚1-3μm，其氧含量从氧化膜层由外向内梯度下降。中间层厚14-21μm，其中Al沉积层厚10-15μm，Ni-Co-Cr-Al-Y合金层厚4-6μm， Al含量从Ni-Co-Cr-Al-Y合金由外向内梯度下降，Al相存储含量高。Ni-Co-Cr- Al –Ti互扩散层由Ni、Co、Cr、Al 和Ti组成，厚1-4μm，Ni、Co、Cr的含量从扩散层表面由外向内梯度下降，Ti、Al的含量则从扩散层表面由外向内呈上升。该涂层表面组织致密均匀，无孔洞裂纹等缺陷，表面形貌完好，具有氧化陶瓷涂层的性质。该涂层与基体5间存在互扩散层，与基体实现的冶金结合。

所述涂层的硬度778.4-858.2Mpa，具体的性能参数如下表3所示：

表3：基体和复合涂层的厚度与磨损和氧化性能参数

750℃、850℃、950℃恒温氧化试验结果表明：750℃氧化时，TiAl基合金抗氧化性能较好，表面形成一层很薄的氧化膜；850℃氧化时，TiAl基合金出现一定氧化膜剥落；TiAl基合金表面无明显变化；950℃氧化时，TiAl基合金出现失稳氧化，表面氧化膜剥落严重。TiAl基合金表面NiCoCrAlY合金渗层氧化速率远小于TiAl基体，显著地提高了TiAl基合金的抗氧化性能。

实施例2：

TC4合金表面制备涂层过程中所使用的的NiCoCrAlY合金靶材和渗剂，按重量百分比计：NiCoCrAlY合金靶材，其成分配比为Co占21-22wt％，Cr占22-23 wt％，Al占16-17 wt％，Y占0.35-0.45 wt％，余量为Ni；固体粉末包埋渗铝工艺中渗剂配方组分及各组分比例为：纯铝粉30-40 wt％、氧化铝54-70 wt％、氯化氨2-4 wt％和氧化铈0.5-1.5 wt％。

结合表4-5给出本发明各组成成份质量百分比的一些优选实施例，但本发明的各组成成份的含量不局限于该表中所列数值，对于本领域的技术人员来说，完全可以在表中所列数值范围的基础上进行合理概括和推理。

表4：NiCoCrAlY合金靶材各组成成份占总重量的质量百分比含量（%）及相关指标参数

表5：渗剂各组成成份占总重量的质量百分比含量（%）及相关指标参数

TC4合金表面复合涂层优选的制备工艺如下 ：

（1）将TC4合金和NiCoCrAlY合金靶材装入加弧光渗离子表面合金化装置中，以TC4合金为工件极，以NiCoCrAlY合金靶材和纯Al靶材为源极；

（2）将实验装置抽真空至极限真空度，通入氩气。启动辉光，调试工艺参数如下值：

靶材电压：945-950 V

纯Al靶材电压：400-410V

工件电压： 540-550V

氩气气压：38-40Pa

靶材与工件极间距：13-15mm;

（3）3-3.5小时后停止辉光，断电，破真空至大气压下；

（4）打开装置，取出工件，完成Ni-Co-Cr-Al-Y合金层制备；

（5）将制备的试样放入真空气氛加热设备中，抽真空，调试温度，工作温度：800-850℃；

（6）保温3-3.5小时候后断电，随炉冷却至室温，然后继续升温至950℃进行扩散退火，保温3-3.5h，随炉冷却至室温，得到结合良好的Al沉积层；

（7）将制备试样装入加弧辉光渗等离子表面合金化装置中，取出靶材，抽真空，送入氩气，氧气启动辉光，调试工艺参数为：

工件电压：880-900V

气压： 43-45Pa

氩氧比：1:1；

（8）保温1-1.5小时后停止辉光，断电，完成氧化层的制备，得到抗高温氧化和耐磨损的复合涂层。

该涂层表面组织致密均匀，无孔洞裂纹等缺陷，表面形貌完好，具有氧化陶瓷涂层的性质, 总厚度为15-27.该涂层表面为Al₂O₃氧化物薄膜层1，中间为的Al沉积层2和Ni-Co-Cr-Al-Y合金层3。该涂层与基体5间存在Ni-Co-Cr-Al-Ti互扩散层4，与基体5实现的冶金结合。所述涂层的硬度973.4-998.2Mpa，具体的性能参数如下表6所示：

表6：基体和复合涂层的厚度与磨损和氧化性能参数

650℃、750℃、850℃恒温氧化试验结果表明：650℃氧化时，TC4基体氧化20h后氧化膜开始出现剥落现象；750℃氧化时，TC4基体氧化程度加剧，氧化层疏松易剥落；850℃氧化时，TC4基合金出现失稳氧化，表面氧化膜剥落严重，而该涂层在氧化100h后，涂层结构完整，氧化膜与基体具有良好的粘结性，显著地提高了TC4基合金的抗氧化性能。

在本发明钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层及其制备方法中：

试样的硬度测试方法为：采用401MVA型维氏硬度仪测量基体试样和改性层表面显微硬度，压头为标准努氏压头。为减小读取压痕长度L的试验误差，选择载荷为100gf，加载时间15s；试验结果选取5个测量点的算术平均值。

试样的磨损性能测试方法为：本研究采用中国科学院兰州物理化学研究所研制的HT-500型摩擦磨损试验机进行试验。试验样品为原始TC4合金试样，优选工艺参数下制备的复合改性层试样，尺寸均为14mm×14mm×4mm。试验过程中无任何润滑条件，分别在室温(20±5℃)和高温(500±5℃)下进行试验，相对湿度为45±5%。室温试验中（20℃±4℃）：磨擦副材料为φ4.75 mm的GCr15小球，测试载荷砝码330 g，转速为560 r/min，旋转半径设为3mm，磨损时间10 min，滑动距离约为105.50 m，相对湿度为45％+5％。高温磨损试验温度设为500℃，对磨材料为Si3N4陶瓷球,其余试验参数与室温试验相同。

试样的氧化性能测试方法为：参照HB5258-2000《钢及高温合金抗氧化性测定试验方法》，主要分为三个部分氧化前处理、氧化试验过程、氧化后检测与分析。

氧化试验前的处理步骤简述如下:

1.乙醇清洗:将用水清洗过的坩埚和试样装进盛有乙醇的器皿中，随后放入超声波清洗仪内清洗10分钟，除去坩埚和试样上的油污、杂质等，使表面清洁；

2.蒸馏水清洗:将坩埚和试样装入盛有蒸馏水的器皿中，随后放入超声波清洗仪内清洗10分钟，除去坩埚和试样表面残留的酸碱剂；

3.干燥烘箱干燥:将坩埚和试样放入烘箱内干燥2小时，去除表面残留水分，避免表面生锈或氧化；

4.坩埚高温炉焙烧:将坩埚放置于高于试验温度50℃的高温炉内进行多次焙烧，直至前后两次称重差不超过0.3mg为止。

氧化过程和氧化后检测与分析如下：

本工作选择试样在750℃、850℃、950℃下进行恒温高温氧化试验，氧化实验氧化实验在普通箱式电阻炉中进行，气氛为静态空气，氧化时间为100h，称量采取静态不连续增重法。试样表面积测量和称重:采用精度为0.02mm的游标卡尺，对合金层和基体试样进行测量，以测量三次后的平均值为最终表面积S；采用精度为0.lmg的FAloo4型分析天平称重坩埚和试样获得氧化增重初始值。由式2.1计算△M，并绘制△M - t曲线。为了确保实验数据的准确，每个温度选5个试样进行氧化。

                                  （2.1）

式中: △M为单位面积氧化质量增量(mg.cm-2)，M为试样氧化总质量增量(mg)。S为试样总表面积(cm2)。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层，其特征在于：所述钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层包括表面层和中间层，所述表面层为Al₂O₃氧化膜层，中间层为Al沉积层和Ni-Co-Cr-Al-Y合金层，所述钛合金表面抗高温氧化和耐磨损复合涂层与基体间通过Ni-Co-Cr-Al-Ti互扩散层的互扩散来实现冶金结合。

2.如权利要求1所述的钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层，其特征在于：所述氧化膜层厚1-3μm，其氧含量从氧化膜层由外向内梯度下降。

3.如权利要求1所述的钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层，其特征在于：所述的中间层厚14-21μm，其中Al沉积层厚10-15μm，Ni-Co-Cr-Al-Y合金层厚4-6μm， Al含量从Ni-Co-Cr-Al-Y合金由外向内梯度下降，Al相存储含量高。

4.如权利要求1所述的钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层，其特征在于：所述Ni-Co-Cr-Al–Ti互扩散层由Ni、Co、Cr、Al 和Ti组成，厚1-4μm，Ni、Co、Cr的含量从扩散层表面由外向内梯度下降，Ti、Al的含量则从扩散层表面由外向内呈上升。

5.一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层的制备方法，其特征在于：先在钛合金表面制备合金层，然后通过粉末包埋渗铝和扩散退火得到Al沉积层，最后对所得复合涂层进行离子渗氧处理制备氧化膜层，步骤如下：

（1）将钛合金、NiCoCrAlY合金靶材和纯Al靶材装入加弧光渗离子表面合金化装置中，以钛合金为工件极，以NiCoCrAlY合金靶材和纯Al靶材为源极；

（2）抽真空，送氩气，启动辉光，调试工艺参数为：

NiCoCrAlY合金靶材靶材电压：900-950V

纯Al靶材电压：300-450V

工件电压：500-600V

氩气气压：34-40Pa

靶材与工件极间距：13-17mm

保温时间：3-5h；

（3）停止辉光，断电，破真空至大气压下；

（4）打开装置，取出工件，完成Ni-Co-Cr-Al-Y合金层制备；

（5）将制备的试样放入真空气氛加热设备中，抽真空，具体制备工艺如下：

渗剂：纯铝粉、氧化铝、氯化氨和氧化铈

工作温度：800℃-1000℃

保温时间：2h-6h；

（6）断电，随炉冷却至室温，然后继续升温至950℃-1050℃进行扩散退火，保温3-6h，随炉冷却至室温，得到结合良好的Al沉积层；

（7）将制备试样装入加弧辉光渗等离子表面合金化装置中，取出靶材，抽真空，送入氩气、氧气，启动辉光，调试工艺参数为：

工件电压：800-900V

气压：40-50Pa

氩氧比：1:1-1:1.5

保温时间：1-3h；

（8）停止辉光，断电，完成氧化层的制备，得到抗高温氧化和耐磨损的复合涂层。

6.如权利要求5所述的钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层的制备方法，其特征在于：所述NiCoCrAlY合金靶材的成分配比为Co占21-23wt％，Cr占22-24 wt％，Al占15-17 wt％，Y占0.35-0.45 wt％，余量为Ni。

7.如权利要求5所述的钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的复合涂层的制备方法，其特征在于：所述固体粉末包埋渗铝工艺中渗剂配方组分及各组分比例为：纯铝粉20-40 wt％、氧化铝50-70 wt％、氯化氨2-5 wt％和氧化铈0.5-1.5 wt％。

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