[发明专利]一种Pt-Al高温抗氧化涂层的制备方法

说明书

一种Pt‑Al高温抗氧化涂层的制备方法，步骤包括：（1）对Ni基高温合金进行机械抛光处理、丙酮超声清洗和真空条件下的再结晶退火；（2）预处理的Ni基高温合金在纳米化试验机中，进行表面纳米化处理；（3）将选择的Pt、Al粉末进行混合球磨；（4）将混合好的Pt‑Al粉末放入表面纳米化实验机中对Ni基高温合金进行表面处理；（5）处理好的Ni基高温合金采用丙酮超声清洗、真空退火，得到所需的Pt‑Al涂层。本发明方法制备的Pt‑Al涂层有效改善了涂层与金属基体之间界面应力、提高了涂层与基体的结合，Ni基高温合金的高温抗氧化性能到明显提高，本方法可广泛用于金属材料表面结构功能涂层的制备。

技术领域

本发明涉及一种Pt-Al高温抗氧化涂层的制备方法，属高温合金涂层技术领域。

背景技术

Ni基高温合金已广泛应用于火力发电厂、燃气涡轮机、火箭发动机、 核反应堆、石油化工设备等先进工业领域。为提高Ni基高温合金高温抗氧化性能，通常在其表面制备一层高温抗氧化涂层以延长其服役寿命。Pt-Al涂层是Ni基高温合金上常用的一种高温抗氧化涂层。Pt-Al涂层的制备方法通常是首先通过电镀、熔盐镀或物理气相沉积等方法在合金表面上沉积一定厚度的Pt层；随后，在高温下进行预扩散处理以增强Pt层与基体的结合力；最后，采用粉末包埋法、料浆法或化学气相沉积法等方法进行渗Al得到Pt-Al涂层。

涂层结构组成对其性能具有重要影响，为达到提高Ni基高温合金抗氧化性能的目的，设计并制备新型Pt-Al涂层是目前的一个研究热点。

CN103667795B公开了一种活性元素Sc改性的(Ni,Pt)Al抗高温氧化粘结层材料及其制备方法，该方法对Ni基高温合金进行预处理，随后预镀Ni层、再电镀Pt层；采用电子束物理气相沉积方法在Pt层上制备活性元素Sc改性的NiAl层；该发明中Sc元素的添加可明显降低(Ni,Pt)Al的氧化速率，氧化膜的粘附性提高，剥落情况得到抑制，氧化膜/NiAl界面变得平直，界面孔洞被消除，具备良好的抗高温氧化性能。其不足之处在于该方法制备工艺相对复杂，在电镀Pt前需要进行预镀Ni层；在获得沉积后的Sc改性的(Ni,Pt)Al涂层后还需要进行1000~1100^oC的高温退火，易使Ni基高温合金组织粗化，造成高温合金性能下降；同时，制备粘结层料棒工艺相对复杂，还要用到昂贵的电子束物理气相沉积设备，。

CN105603424A公开了一种Ni基高温合金表面一种Si改性的β-(Ni,Pt)Al涂层及其制备方法，该方法先对高温合金基体进行预处理、随后预镀Ni层、再电镀Pt层；在高温下退火，使Pt层与基体发生互扩散；采用AlSiY靶材及电弧离子镀工艺在试样上沉积AlSiY涂层并进行退火，生成Si改性的β-(Ni,Pt)Al涂层。该发明利用电镀及电弧离子镀技术，制备出Si改性β-(Ni,Pt)Al涂层，有效解决了采用传统粉末包埋渗铝工艺制备铂铝涂层中含有夹杂物的问题。但其不足之处在于该方法制备工艺相对复杂，电镀Pt前需要进行预镀Ni层，电镀Pt后需要进行后续除氢及高温退火处理以增强Pt与金属基体的结合力，而高温退火也有可能会使Ni基高温合金组织粗化，造成高温合金性能下降；同时为了实现Si的添加，需要制备AlSiY靶进行电弧离子镀获得Si改性β-(Ni,Pt)Al涂层。