[发明专利]一种采用包埋渗工艺在Ni基高温合金上制备Y改性CoAlNi涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温涂层，更特别地说，是指一种采用包埋渗工艺在Ni基高温合金上制备Y改性CoAlNi涂层的方法。

背景技术

镍基高温合金通常在高温下具有较高的机械强度和抗蠕变等性能，这使得它被广泛的应用于航空喷气发动机、各种工业燃汽轮机等热端部件，比如发动机叶片。但是为了提高合金高温强度所添加的元素通常会降低高温合金的抗氧化和抗热腐蚀等性能。解决这一问题的有效措施是在合金表面制备高温防护涂层，许多科研人员做了大量的研究，比如合金表面渗铝，渗铝硅，渗铬硅，渗铝铪等，研究结果表明，这些涂层能比较有效的改善合金抗氧化和抗热腐蚀性能。为了进一步提高合金的抗高温循环氧化和抗热腐蚀性能，CoAlNiY涂层是一种具有潜力的新型涂层。

发明内容

本发明的目的是提出一种采用包埋渗方法在Ni基高温合金上制备Y改性CoAlNi涂层的方法，通过在高温下产生出Co、Al和Y的活性原子，使Co、Al和Y的活性原子扩散到基体内部，从而生成涂层。涂层表面与基体之间存在有互扩散层。所述制得的CoAlNiY涂层厚度为10μm～30μm，CoAlNiY涂层只有Al_0.9Ni_1.1相，其中部分Ni原子被Co原子所替代，Y原子以占位固溶的形式存在于Al_0.9Ni_1.1相中。

本发明是一种采用包埋渗工艺在Ni基高温合金上制备Y改性CoAlNi涂层的方法，其包括有下列步骤：

第一步：基体的前处理

（A）用800#的SiC水磨砂纸将Ni基高温合金进行表面磨光处理，制得第一试样；

（B）将第一试样放入无水乙醇中进行超声清洗10～15min后，获得第二试样；

第二步：制包埋渗料

制100g包埋渗料由6～8g粒度为100目的Al粉、15～25g粒度为100目的Co粉、1～3g粒度为100目的Y₂O₃粉、3～5g粒度为100目的NH4Cl粉、3～5g粒度为100目的NH₄I粉和余量粒度为100目的Al₂O₃粉组成；

第三步：采用包埋渗工艺制备Y改性CoAlNi涂层

（A）将第二步制得的包埋渗料放入坩埚底部，然后将第一步中处理后的第二试样放入坩埚中间部位，并在其四周填满余量的包埋渗料，盖上坩埚盖子并密封后，形成热处理样品，并将热处理样品置入电阻炉内；

（B）设置电阻炉的升温速率为3～7℃/min，包埋渗温度1000℃～1100℃，包埋渗时间5～12h；

（C）开启电阻炉，通入氩气；所述氩气的质量百分比纯度为99.0%，流量60ml/min～150ml/min；

（D）在包埋渗时间结束时，关电阻炉，随电阻炉冷却至100℃时，停止通入氩气；打开炉门取出试样，即制得第三试样；

（E）将第三试样放入酒精中经超声波清洗10～20分钟后，冷风吹干，得到在Ni基高温合金表面渗有的CoAlNiY涂层。

采用本发明包埋渗工艺制得的CoAlNiY涂层的优点在于：

①利用包埋渗工艺的热化学处理方法，使得包埋渗料在产生出Co、Al和Y的活性原子，使Co、Al和Y的活性原子扩散到基体内部，从而生成涂层。涂层表面与基体之间存在有互扩散层。

②利用热阻炉进行化学热处理制得的CoAlNiY涂层厚度为10μm～30μm，CoAlNiY涂层只有Al_0.9Ni_1.1相，其中部分Ni原子被Co原子所替代，Y原子以占位固溶的形式存在于Al_0.9Ni_1.1相中。工艺可控、生产成本低。

③制得的CoAlNiY涂层在高温1050℃循环氧化时能够形成连续、致密的Al₂O₃氧化物层，从而阻止涂层和基体的进一步被氧化，改善了Ni基高温合金基体的抗高温循环氧化性能。

④制备的CoAlNiY涂层在75%的硫酸钠和25%的氯化钠组成的腐蚀剂中进行高温腐蚀测试：在温度900℃～950℃的条件下，腐蚀100～200小时后，观察试样，其表面平整、无剥落，说明CoAlNiY涂层具有很好的抗热腐蚀性能。

附图说明

图1是采用本发明方法在基体上制CoAlNiY涂层的示意图。

图2是实施例1制得的CoAlNiY涂层的SEM照片。