CN1033922C - 一种抗热腐蚀多元包覆涂层的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗热腐蚀多元包覆涂层的制备方法，首先在高温合金基体上用溅射法或蒸镀法沉积一层30～100μm厚的MCrAIRe涂层，其中M为Fe、Co和Ni中的一种或两种，Re为Y、Ce、La、Hf或Si，该MCrAIRe的成份为(重量百分数)：Cr20～40%，AI5～15%，Re0.1～0.5%，M余量；然后将带有MCrAIRe涂层的高温合金基体埋于铝渗剂中进行扩散渗铝，其中扩散温度750～1000℃，扩散时间1～20小时，涂层厚度20～40μm。本发明在NaC环境下热腐蚀性能好且生产成本低廉。

Description

一种抗热腐蚀多元包覆涂层的制备方法

本发明涉及合金的涂层技术，特别涉及高温合金的抗热腐蚀包覆涂层。

为了增强高温合金的高温抗氧化性及抗热腐蚀性能，通常在高温合金工件上加MCrAlRe包覆涂层。它可以用电子束加热物理气相沉积(蒸镀法)及溅射离子镀(溅射法)方法得到。这种涂层抗氧化性能较为理想，但是由于涂层含Cr高，含Al少，涂层中的NiAl或CoAl相很少，在NaCl环境中抗热腐蚀性能较差。现在有人通过在涂层中加Ta、Pt等元素来改善其性能的，但它的生产成本较高。

本发明的目的在于提供一种抗NaCl环境下热腐蚀性能好且生产成本低廉的抗热腐蚀多元包覆涂层的制备方法。

本发明提供了一种抗热腐蚀多元包覆涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先在高温合金基体上用溅射法或蒸镀法沉积一层30～100μm厚的MCrAlRe涂层，其中M为Fe、Co和Ni中的一种或两种，Re为Y、Ce、La、Hf或Si该MCrAlRe的成份为(重量百分数)：Cr20～40％，Al5～15％，Re0.1～0.5％，M余量；

(2)然后将带有MCrAlRe涂层的高温合金基体埋于铝渗剂中进行扩散渗铝，得到渗铝层，其中扩散温度750～1000℃，扩散时间1～20小时，涂层厚度20～40μm。

本发明由于加了一层铝，使涂层外层的含铝量增多，从而形成抗氧化及抗热腐蚀性能优异的NiAl或CoAl相。另外，由于铝含量增多，在高温含NaCl环境下形成的Al₂O₃膜损失后，将不断有新的Al₂O₃补充上来，即大大改善了涂层氧化膜的修复性，从而使得本发明制备的MCrAlRe涂层性能优异，并且成本低廉。下面通过实施例详细叙述本发明。

实施例1

用溅射法在高温合金(如IN738)上沉积Co-30Cr-6Al-0.5Y涂层。溅射参数如下：氩气压力0.2Pa，溅射电压700伏，工作温度300℃，涂层厚度40μm。

再在上述CoCrAlY涂层外用料浆法渗制Al-Cr涂层。渗剂用Al-Cr合金料(其中含Cr65Wt％，Al35Wt％，粒度-200目)，制成料浆，涂在工作上欲加涂层的部位，再在850℃高温下扩散10小时。

这样制成的复合涂层在含NaCl(10％)的Na₂SO₄中的抗热腐蚀性能可提高三倍以上。

实施例2

用溅射法在高温合金叶片上(IN738)上沉积Ni-25Cr-8Al-0.3Y涂层。溅射参数如下：氩气压力0.3Pa，溅射电压740伏，工件温度250℃，涂层厚度50μm。

再在上述NiCrAlY外用料浆法制备渗Al涂层。渗剂用Fe-Al合金粉(其中含Fe、Al各50Wt％)，制成料浆，涂在叶片的叶身部位，再在900℃高温下扩散5小时，制成复合涂层。

这种涂层在Na₂SO₄＋5％NaCl的熔盐中的抗热腐蚀性能比NiCrAlY涂层可提高四倍以上。

实施例3

用电子束加热真空蒸镀法在高温合金(Rene80))上沉积Co-20Cr-10AI-0.5Y涂层。沉积参数：真空气5×10-3Pa，工件温度400℃，偏压-50伏，熔池功率3KW。沉积涂层厚度60μm。

再在上述CoCrAIY涂层上用固体粉末包装法渗Al-Ti涂层。渗剂用Al-Ti合金粉(含Al40wt％、Ti60wt％)，另加1wt％NH₄Cl作活化剂。在950℃高温下扩散4小时，可获得30μm渗Al-Ti层。这种复合涂层在Na₂SO₄＋25wt％NaCl熔盐中的抗热腐蚀性能可比单独的Co^CrAl涂层好三倍以上。

实施例4

用电子束加热的真空蒸镀法沉积Fe-20Cr-5Al-0.3Y涂层。沉积参数：真空度5×10-3Pa，工件温度400℃，偏压-100伏。熔池功率2KW，沉积涂层厚度70μm。

再在上述FeCrAlY涂层上用粉末包装法渗Al，渗剂用10％纯Al粉＋89％Al₂O₃粉＋1％NH₄Cl，包埋工件后在900℃高温下扩散4小时。可以得到30μm厚的渗Al层。

这种复合涂层在Na₂SO₄＋25％NaCl熔盐中的抗热腐蚀性能可提高四倍以上。

Claims (1)

1.一种抗热腐蚀多元包覆涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)首先在高温合金基体上用溅射法或蒸镀法沉积一层30～100μm厚的MCrAlRe涂层，其中M为Fe、Co和Ni中的一种或两种，Re为Y、Ce、La、Hf或Si该MCrAlRe的成份为(重量百分数)：Cr20～40％，Al5～15％，Re0.1～0.5％，M余量；

(2)然后将带有MCrAlRe涂层的高温合金基体埋于铝渗剂中进行扩散渗铝，得到渗铝层，其中扩散温度750～1000℃，扩散时间1～20小时，涂层厚度20～40μm。