[发明专利]一种高温合金复合金属陶瓷涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种高温合金复合金属陶瓷涂层，其特征在于，该金属陶瓷涂层由金属相母体和弥散分布的微米级氧化铝陶瓷相颗粒组成，即90 wt.%NiCrAlY+10 wt.%Al₂O₃，其中NiCrAlY的化学成分为Cr：24.17～27.16 wt.%，Al：5.14～11.03 wt.%，Y：0.55～0.65 wt.%，Fe：0.07～0.08 wt.%，Si：0.03 wt.%，C：0.005 wt.%，余量为Ni；

所述金属陶瓷涂层的总体厚度为20~25μm。

2.一种权利要求1所述的高温合金复合金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 合金靶材的制备：采用SPS放电等离子烧结的方法制备多组元合金作为阴极靶材；

(2) 工件前处理：镀膜前对试样进行常规打磨、倒角和喷砂处理，最后用酒精丙酮混合溶液超声清洗；

(3) 涂层制备：利用DH-7型多弧离子镀设备进行涂层的制备。

3.根据权利要求2所述的高温合金复合金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）具体步骤为：

（a）高能球磨混粉：以质量比计，配备90 wt.%NiCrAlY+10 wt.%Al₂O₃混合粉末900g，烘干后置于硬质合金罐中混粉，预设球料比10：1，球磨时间100 h，球磨机转速400 r/min，球磨机每运行30 min，停机15 min，球磨后取出混合粉末过100目筛并置于干燥箱中60～80℃干燥5 h后取出备用；

(b)放电等离子烧结：将合金化后的干燥混合粉料装入内径为Φ60mm的石墨模具，利用SPS设备烧结，具体为：升温速率为50 ℃/min，烧结温度至1200 ℃，并在此温度下保温30min，压力为40 Mpa，加热结束后随炉冷却，速率为25℃±5℃/min。

4.据权利要求2所述的高温合金复合金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（2）具体步骤为：取高温合金K38G为基体，其化学成分为C：0.16 wt.%，Cr：16.34 wt.%，Co：8.38wt.%，W：2.66 wt.%，Mo：1.77 wt.%，Ta：1.75 wt.%，Al：4.01 wt.%，Ti：3.81 wt.%，Nb：0.76wt.%，余量为Ni，利用电火花线切割技术将K38G合金切成的试样，经400号SiC砂纸打磨表面并对棱边倒角，在0.3 MPa压力下石英砂粒喷砂后，用丙酮和酒精混合溶液超声清洗备用。

5.根据权利要求2所述的高温合金复合金属陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，步骤（3）具体步骤为：

将步骤(2)制备好的样品置于真空镀膜室的样品架上，抽真空后通入纯度99.99 %的Ar和纯度99.99 %的N₂，控制反应气体量使真空室的气压≥0.2Pa；采用电弧放电的方式，在固体阴极靶材表面产生强烈发光的阴极弧斑，使靶材金属蒸发电离，反应气体和阴极弧斑放出的阴极离子混合成等离子体，经负偏压加速后沉积在基片上形成金属陶瓷涂层，具体参数为：

(1) 离子清洗参数为：真空度：P＜6×10^-3Pa；电弧电流：60-80 A；基片负偏压：900 V；氩气：0.2 Pa；清洗时间：3～10 min；

(2) 涂层沉积参数：真空度：P＜6×10^-3Pa；电弧电流：60～80 A；电弧电压：18～22 V；基片负偏压：100 V；基片温度：200～250 ℃；氩气：0.2 Pa；沉积时间：135 min。