[发明专利]一种TD3合金表面抗氧化涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种TD3合金表面抗氧化涂层的制备方法，属于耐高温涂层制备技术领域。本发明中的过渡层选用NiO溶胶为原料，复相陶瓷层选用Al₂O₃‑SiO₂溶胶为原料，通过溶胶凝胶、低温烧结和电子束熔覆相结合的方法进行制备，该方法工艺简单容易实现，而且所制备的抗氧化涂层与基体具有良好的结合力，还具有良好的抗高温氧化腐蚀性能和耐冲刷性能。

技术领域

本发明涉及一种TD3合金表面抗氧化涂层的制备方法，属于耐高温涂层制备技术领域。

背景技术

目前我国研制的TD3合金，长期使用温度为650℃，短时可用于750℃～850℃。在600℃以上的有氧环境下，TD3合金的性能明显下降，通过调整组织形态提高合金的高温抗氧化的特性作用有限。加入合金元素改变钛铝合金高温抗氧化特性是开发高温合金的主要途径。但整体合金化提高高温抗氧化特性同时，也会影响合金的塑性、屈服强度等力学性能。因此，为了保持合金整体性能的稳定性，TD3合金的表面抗氧化涂层技术就很有必要。

中国专利授权公告号CN102732832B，公开了一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的氧化物梯度涂层及其制备方法，先通过双辉等离子表面冶金技术在钛合金表面制备Al-Cr-Ni合金层，然后对Al-Cr-Ni合金层进行离子渗氧处理；中国专利授权公告号CN104674218B，公开了一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，通过微弧氧化在钛基体先制备二氧化钛陶瓷层，然后采用沉积法制备铝涂层，最后真空热处理，在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层；中国专利授权公告号CN100368330C，公开了一种高温钛合金的表面防护方法，采用电泳预涂覆的方法在高温钛合金的表面制备一层高温抗氧化搪瓷涂层，涂层厚度为15μm～70μm。采用上述方法制备防护涂层的工艺复杂，成本高，周期长，有的采用高温烧结，而TD3合金在800℃以上的高温环境下抗拉强度会严重降低，因此需要高温烧结(1000℃)的固相反应也不再适用。另外，采用上述方法制备的涂层均存在陶瓷涂层内应力较大，与基体结合不牢固等问题，致使涂层的抗循环氧化能力不理想。

我国TD3合金在航空航天方面主要用于发动机推力室等高温结构领域，据测算，发动机材料的耐高温性能每提高100℃，发动机功率就能提高20％。因此，迫切需要提高TD3材料的高温使用温度。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种TD3合金表面抗氧化涂层的制备方法，过渡层选用NiO溶胶为原料，复相陶瓷层选用Al₂O₃-SiO₂溶胶为原料，通过溶胶凝胶、低温烧结和电子束熔覆相结合的方法进行制备，该方法工艺简单，而且所制备的抗氧化涂层与基体具有良好的结合力，还具有良好的抗高温氧化腐蚀性能和耐冲刷性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种TD3合金表面抗氧化涂层的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)对基体进行表面进行清洁以及粗糙化处理，使其表面粗糙度为0.01μm～10μm；

(2)将粗糙化处理后的基体浸入NiO溶胶中并拉出，待基体表面上的NiO溶胶干燥后，再重复浸入-拉出-干燥直至基体表面形成所需厚度的过渡层；

(3)将浸涂过渡层后的基体浸入Al₂O₃-SiO₂溶胶中并拉出，待过渡层上的Al₂O₃-SiO₂溶胶干燥后，再重复浸入-拉出-干燥直至在过渡层上形成所需厚度的复相陶瓷层；