CN115058689A - 抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层及其制法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层及其制法与应用。所述NiMoAlY涂层包括按质量百分比计算的如下元素组分：Ni 81.8‑85.3％、Al 11.6‑12.2％、Mo 1.9‑5.2％及Y 0.8‑1％；所述NiMoAlY涂层的相组成包括Ni3Al相、NiAl相及Ni5Y相。本发明提供的NiMoAlY涂层在海洋环境中的高温环境下具有优异的抗高温氧化性能和抗热盐腐蚀性能，适于海洋环境或高温环境下的苛刻的使用要求，能有效提高部件的工作性能，延长服役寿命，同时其制备方法简便，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于材料表面处理技术领域，具体涉及一种抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层及其制法与应用。
背景技术
热端动力部件材料在极端恶劣的工作环境中，需要具备一定的服役可靠性。即在拥有优异的高温力学性能以应对苛刻应力条件的同时，仍需要有足够的能力去抵御高温环境下的氧气和其他腐蚀介质的危害。因此，选择高温力学性能足够优异的镍基高温合金为机体，在其表面施加一层具有优异抗高温氧化、抗热腐蚀的高温防护涂层成为了一种有效的防治手段。
由于海洋环境的特殊性，其空气中相比于陆地环境含有大量的NaCl和水蒸气，会对设备造成严重的腐蚀，大幅度缩减其服役寿命。对于传统的NiCrAlY涂层，涂层中的Cr元素在高温潮湿环境下会与NaCl、KCl以及MgCl2等常见盐发生非常剧烈的反应从而加速涂层的腐蚀，破坏涂层结构。致使涂层其失去原有的防护性，无法满足海洋环境中对于涂层高温防护性能的要求。因此，针对海洋环境下的腐蚀问题，提供一种在海洋苛刻环境下具有优异抗高温氧化、抗热腐蚀的涂层是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层及其制法与应用，以克服现有技术的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层，所述NiMoAlY涂层包括按质量百分比计算的如下元素组分：Ni 81.8-85.3％、Al 11.6-12.2％、Mo 1.9-5.2％及Y 0.8-1％；所述NiMoAlY涂层的相组成包括Ni3Al相、NiAl相及Ni5Y相。
本发明实施例还提供了前述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层的制备方法，其包括：
提供作为基体的工件；
以及，采用多弧离子镀技术，以NiMoAlY合金靶作为靶材，以氩气为工作气体，在所述基体表面沉积NiMoAlY涂层。
本发明实施例还提供了前述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层于海洋环境或高温环境下的热端动力部件材料表面防护中的用途。
本发明实施例还提供了一种装置，包括：基体，以及覆盖于所述基体表面的前述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：相比于NiCrAlY涂层，本发明提供的NiMoAlY涂层具有优异的抗高温氧化、耐热盐性能，高结合力，耐疲劳等优点，适合应用于海洋环境和高温苛刻环境下的工件防护，与NiCrAlY等体系相比，应用范围更广，同时制备方法更简易可行，应用前景广泛。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中NiMoAlY涂层的表面形貌图；
图2是本发明实施例1中NiMoAlY涂层的截面结构图；
图3是本发明实施例1中NiMoAlY涂层的XRD表征图；
图4是本发明实施例1中NiMoAlY涂层在三种不同温度下连续氧化168小时的氧化动力学曲线图；
图5是本发明实施例1中NiMoAlY涂层经过750℃氧化后的XRD表征图；
图6是本发明对实施例1～3所获的NiMoAlY涂层与NiAlY涂层、NiCrAlY涂层在模拟海洋环境下的热腐蚀实验中所获得的腐蚀动力学曲线图。
具体实施方式
鉴于现有技术的缺陷，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案，
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体的，作为本发明技术方案的一个方面，其所涉及的一种抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层，所述NiMoAlY涂层包括按质量百分比计算的如下元素组分：Ni 81.8-85.3％、Al 11.6-12.2％、Mo 1.9-5.2％及Y 0.8-1％；所述NiMoAlY涂层的相组成包括Ni3Al相、NiAl相及Ni5Y相。
进一步地，Mo的添加可以改变涂层的相结构，促进NiAl相的形成。
在一些优选实施方案中，所述NiMoAlY涂层的厚度为22～28μm。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层的制备方法，其包括：
提供作为基体的工件；
以及，采用多弧离子镀技术，以NiMoAlY合金靶作为靶材，以氩气为工作气体，在所述基体表面沉积NiMoAlY涂层。
在一些优选实施方案中，采用多弧离子镀技术沉积形成NiMoAlY涂层的工艺条件包括：施加于NiMoAlY合金靶上的靶电流为60～70A，基体负偏压为50～100V，氩气流量为300～400sccm，沉积温度为180℃～210℃，沉积时间为4～6h。
进一步地，所述沉积温度为180℃～200℃。
进一步地，所述沉积温度为190℃～210℃。
进一步地，所述NiMoAlY合金靶包括按质量百分数计算的如下组分：75wt.％-85wt.％Ni、1.5wt.％-6.5wt.％Mo、16％wt.％-18wt.％Al和1wt％～1.2wt％Y。
本发明中，在积涂层过程中由于不同成分的特性不同，沉积速率也不一样，导致最终沉积出来的涂层成分与靶材成分是存在误差的，故涂层成分与靶材成分是不一致的。
在一些优选实施方案中，所述制备方法还包括：先对基体进行预处理。
进一步地，所述预处理包括：采用丙酮、乙醇和去离子水分别对基体进行超声清洗处理。
在一些优选实施方案中，所述制备方法还包括：将NiMoAlY合金靶及基体置于温度为180℃～210℃的真空腔体内，通入氩气，对基体施加900V～1200V的负偏压，从而引导氩离子对基体表面进行轰击活化处理。
进一步地，所述轰击活化处理至少用于除去基体表面的氧化物和污染物。
进一步的，所述的制备方法还包括：在基体上沉积形成NiMoAlY涂层之后，将基体所处的真空腔体温度降至200℃以下。
在一些优选实施方案中，所述工件的材质包括GH4169高温合金基体或304不锈钢基体，且不限于此。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层于海洋环境或高温环境下的热端动力部件材料表面防护中的用途。
本发明实施例的另一个方面还提供了一种装置，其包括：基体，以及覆盖于所述基体表面的前述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层。
进一步地，所述基体为热端动力部件材料。
进一步地，所述热端动力部件材料包括GH4169高温合金基体或304不锈钢基体，且不限于此。
本发明提供的NiMoAlY涂层具有优异的抗氧化性能，耐湿热性能和耐热盐腐蚀性能，在应用为防护涂层时，对被防护工件能起到显著的保护作用，适于海洋环境或高温环境下的防护使用，且制备工艺简便，可控性高。
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。
实施例1
NiMoAlY涂层，其厚度约为32μm，并且包括按照质量百分比计算的如下组分：82.1wt.％Ni、4.8wt.％Mo、12.2wt.％Al、0.9wt.％Y。该NiMoAlY涂层可以按照以下的步骤制备：
(1)对工价表面进行清洗、除油、表面活化。首先利用乙醇、丙酮等溶剂对GH4169高温合金工件进行超声清洗、除油处理。将洗净后的样品放入镀膜设备中，施加真空环境，并保持温度在180℃～210℃左右。工件表面需要进行氩气活化，气体流量为500sccm，离子刻蚀的负偏压为900V、1100V和1200V，每次刻蚀时间为2min。
(2)预处理完的工件采用多弧离子镀的方法制备涂层。沉积NiMoAlY的靶材是NiMoAlY合金靶，靶材成分包括按质量百分比计算的74.4wt.％Ni、6.5％wt.％Mo、18wt.％Al、1.1wt.％Y。需要相对安置一组以上的NiMoAlY靶材。靶电流为70A，负偏压为100V，沉积温度200℃，工作气体为氩气，流量为400sccm。
(3)沉积结束后，真空冷却至100℃左右，再自然冷却至室温，即可获得NiMoAlY涂层。
实施例2
NiMoAlY涂层，其厚度约为30μm，并且包括按照质量百分比计算的如下组分：83.6wt.％Ni、3.4wt.％Mo、12.1wt.％Al、0.9wt.％Y。该NiMoAlY涂层可以按照以下的步骤制备：
(1)对工价表面进行清洗、除油、表面活化。首先利用乙醇、丙酮等溶剂对GH4169高温合金工件进行超声清洗、除油处理。将洗净后的样品放入镀膜设备中，施加真空环境，并保持温度在180℃～210℃左右。工件表面需要进行氩气活化，气体流量为500sccm，离子刻蚀的负偏压为900V、1100V和1200V，每次刻蚀时间为2min。
(2)预处理完的工件采用多弧离子镀的方法制备涂层。沉积NiMoAlY的靶材是NiMoAlY合金靶，靶材成分包括按质量百分比计算的76.7wt.％Ni、4.2％wt.％Mo、18wt.％Al、1.1wt.％Y。需要相对安置一组以上的NiMoAlY靶材。靶电流为70A，负偏压为100V，沉积温度200℃，工作气体为氩气，流量为400sccm。
(3)沉积结束后，真空冷却至100℃左右，再自然冷却至室温，即可获得NiMoAlY涂层。
实施例3
NiMoAlY涂层，其厚度约为31μm，并且包括按照质量百分比计算的如下组分：85wt.％Ni、2.2wt.％Mo、11.9wt.％Al、0.9wt.％Y。该NiMoAlY涂层可以按照以下的步骤制备：
(1)对工价表面进行清洗、除油、表面活化。首先利用乙醇、丙酮等溶剂对GH4169高温合金工件进行超声清洗、除油处理。将洗净后的样品放入镀膜设备中，施加真空环境，并保持温度在180℃～210℃左右。工件表面需要进行氩气活化，气体流量为500sccm，离子刻蚀的负偏压为900V、1100V和1200V，每次刻蚀时间为2min。
(2)预处理完的工件采用多弧离子镀的方法制备涂层。沉积NiMoAlY的靶材是NiMoAlY合金靶，靶材成分包括按质量百分比计算的78.3wt.％Ni、2.8％wt.％Mo、17.8wt.％Al、1.1wt.％Y。需要相对安置一组以上的NiMoAlY靶材。靶电流为70A，负偏压为100V，沉积温度200℃，工作气体为氩气，流量为400sccm。
(3)沉积结束后，真空冷却至100℃左右，再自然冷却至室温，即可获得NiMoAlY涂层。
对比例1
NiAlY涂层，其厚度约为33μm，并且包括按照质量百分比计算的如下组分：87.1wt.％Ni、12wt.％Al、0.9wt.％Y。该NiAlY涂层可以按照以下的步骤制备：
(1)对工价表面进行清洗、除油、表面活化。首先利用乙醇、丙酮等溶剂对GH4169高温合金工件进行超声清洗、除油处理。将洗净后的样品放入镀膜设备中，施加真空环境，并保持温度在180℃～210℃左右。工件表面需要进行氩气活化，气体流量为500sccm，离子刻蚀的负偏压为900V、1100V和1200V，每次刻蚀时间为2min。
(2)预处理完的工件采用多弧离子镀的方法制备涂层。沉积NiAlY的靶材是NiAlY合金靶，靶材成分包括按质量百分比计算的80.9wt.％Ni、18wt.％Al、1.1wt.％Y。需要相对安置一组以上的NiAlY靶材。靶电流为70A，负偏压为100V，沉积温度200℃，工作气体为氩气，流量为400sccm。
(3)沉积结束后，真空冷却至100℃左右，再自然冷却至室温，即可获得NiAlY涂层。
对比例2
NiCrAlY涂层，其厚度约为30μm，并且包括按照质量百分比计算的如下组分：64.5wt.％Ni、22.8wt.％Cr、11.8wt.％Al、0.9wt.％Y。该NiCrAlY涂层可以按照以下的步骤制备：
(1)对工价表面进行清洗、除油、表面活化。首先利用乙醇、丙酮等溶剂对GH4169高温合金工件进行超声清洗、除油处理。将洗净后的样品放入镀膜设备中，施加真空环境，并保持温度在180℃～210℃左右。工件表面需要进行氩气活化，气体流量为500sccm，离子刻蚀的负偏压为900V、1100V和1200V，每次刻蚀时间为2min。
(2)预处理完的工件采用多弧离子镀的方法制备涂层。沉积NiCrAlY的靶材是NiCrAlY合金靶，靶材成分包括按质量百分比计算的54.9wt.％Ni、26wt.％Ni、18wt.％Al、1.1wt.％Y。需要相对安置一组以上的NiAlY靶材。靶电流为70A，负偏压为100V，沉积温度200℃，工作气体为氩气，流量为400sccm。
(3)沉积结束后，真空冷却至100℃左右，再自然冷却至室温，即可获得NiCrAlY涂层。
性能表征：
图1为制得的实施例1的NiMoAlY涂层的表面形貌，图2为该NiMoAlY涂层的截面形貌，涂层样品在室温下的XRD图如图三所示，其结构主要由Ni3Al相，NiAl相以及Ni5Y相组成。
图4为NiMoAlY涂层样品在三种不同温度下(650℃、700℃、750℃)连续氧化168小时的氧化动力学曲线。可以看出，在不同温度下，NiMoAlY涂层都保持了较低的氧化增重速率，在高温环境下表现出优异的抗高温氧化性。
图5是一种氧化后NiMoAlY涂层样品的XRD图样，可以看出，氧化后的氧化产物主要为NiO和Al2O3，其中Al2O3是主要的抗氧化物质。
图6为对实施例1～3所获的NiMoAlY涂层与对比例1的NiAlY涂层、对比例2的NiCrAlY涂层在模拟海洋环境下的热腐蚀实验中所获得的腐蚀动力学曲线。可以观察到NiMoAlY涂层在苛刻的海洋高温环境下展现出更为优异的腐蚀抗性，可以对基体提供有效的保护作用。
此外，本案发明人还参照前述实施例，以本说明书述及的其它原料、工艺操作、工艺条件进行了试验，并均获得了较为理想的结果。
应当理解，本发明的技术方案不限于上述具体实施案例的限制，凡是在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层，其特征在于，所述NiMoAlY涂层包括按质量百分比计算的如下元素组分：Ni 81.8-85.3％、Al 11.6-12.2％、Mo 1.9-5.2％及Y 0.8-1％；所述NiMoAlY涂层的相组成包括Ni3Al相、NiAl相及Ni5Y相。
2.根据权利要求1所述的NiMoAlY涂层，其特征在于：所述NiMoAlY涂层的厚度为22～28μm。
3.权利要求1或2所述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层的制备方法，其特征在于包括：
提供作为基体的工件；
以及，采用多弧离子镀技术，以NiMoAlY合金靶作为靶材，以氩气为工作气体，在所述基体表面沉积NiMoAlY涂层。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，采用多弧离子镀技术沉积形成NiMoAlY涂层的工艺条件包括：施加于NiMoAlY合金靶上的靶电流为60～70A，基体负偏压为50～100V，氩气流量为300～400sccm，沉积温度为180℃～210℃，沉积时间为4～6h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述沉积温度为180℃～200℃；
和/或，所述NiMoAlY合金靶包括按质量百分数计算的如下组分：75wt.％-85wt.％Ni、1.5wt.％-6.5wt.％Mo、16％wt.％-18wt.％Al和1wt％～1.2wt％Y。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于还包括：先对基体进行预处理；优选的，所述预处理包括：采用丙酮、乙醇和去离子水分别对基体进行超声清洗处理。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于还包括：将NiMoAlY合金靶及基体置于温度为180℃～210℃的真空腔体内，通入氩气，对基体施加900V～1200V的负偏压，从而引导氩离子对基体表面进行轰击活化处理；优选的，所述轰击活化处理至少用于除去基体表面的氧化物和污染物。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述工件的材质包括GH4169高温合金基体或304不锈钢基体。
9.权利要求1或2所述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层于海洋环境或高温环境下的热端动力部件材料表面防护中的用途。
10.一种装置，其特征在于包括：基体，以及覆盖于所述基体表面的如权利要求1或2所述的抗高温氧化与腐蚀的NiMoAlY涂层；优选的，所述基体为热端动力部件材料。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4798632A (en) * | 1986-01-20 | 1989-01-17 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Ni-based alloy and method for preparing same |
| JPH0920600A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-21 | Toshiba Corp | Ｎｉ基単結晶超合金、その製造方法およびガスタービン部品 |
| JP2003147502A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-21 | Tocalo Co Ltd | 高温強度部材への保護皮膜形成方法およびｂ含有被覆材料 |
| CN1433486A (zh) * | 2000-06-08 | 2003-07-30 | 表面工程设计产品公司 | 高温不锈钢涂覆系统 |
| JP2003253423A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-09-10 | Japan Science & Technology Corp | 耐高温腐食性に優れた耐熱合金材料およびその製造方法 |
| CN108866394A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种高温抗氧化腐蚀涂层合金和涂层 |
| CN110819928A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-21 | 河海大学 | 用于制备耐海洋环境腐蚀Al-Mo-Ni非晶涂层的粉芯丝材 |
| CN111485205A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-04 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种NiMAlY/Al2O3复合涂层及其制备方法与应用 |
-
2022
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4798632A (en) * | 1986-01-20 | 1989-01-17 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Ni-based alloy and method for preparing same |
| JPH0920600A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-21 | Toshiba Corp | Ｎｉ基単結晶超合金、その製造方法およびガスタービン部品 |
| CN1433486A (zh) * | 2000-06-08 | 2003-07-30 | 表面工程设计产品公司 | 高温不锈钢涂覆系统 |
| JP2003147502A (ja) * | 2001-11-02 | 2003-05-21 | Tocalo Co Ltd | 高温強度部材への保護皮膜形成方法およびｂ含有被覆材料 |
| JP2003253423A (ja) * | 2002-03-05 | 2003-09-10 | Japan Science & Technology Corp | 耐高温腐食性に優れた耐熱合金材料およびその製造方法 |
| CN108866394A (zh) * | 2018-07-20 | 2018-11-23 | 中国科学院金属研究所 | 一种高温抗氧化腐蚀涂层合金和涂层 |
| CN110819928A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-21 | 河海大学 | 用于制备耐海洋环境腐蚀Al-Mo-Ni非晶涂层的粉芯丝材 |
| CN111485205A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-08-04 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种NiMAlY/Al2O3复合涂层及其制备方法与应用 |
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