專利名稱：一種抗熱腐蝕多元包覆涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及合金的涂層技術(shù)，特別涉及高溫合金的抗熱腐蝕包覆涂層。
為了增強(qiáng)高溫合金的高溫抗氧化性及抗熱腐蝕性能，通常在高溫合金工件上加MCrAlRe包覆涂層。它可以用電子束加熱物理氣相沉積(蒸鍍法)及濺射離子鍍(濺射法)方法得到。這種涂層抗氧化性能較為理想，但是由于涂層含Cr高，含Al少，涂層中的NiAl或CoAl相很少，在NaCl環(huán)境中抗熱腐蝕性能較差?，F(xiàn)在有人通過在涂層中加Ta、Pt等元素來改善其性能的，但它的生產(chǎn)成本較高。
本發(fā)明的目的在于提供一種抗NaCl環(huán)境下熱腐蝕性能好且生產(chǎn)成本低廉的MCrAlRe涂層的制備方法。
本發(fā)明的特征在于，在原MCrAlRe(M為Fe、Co、Ni中的一種或兩種，Re為Y、Ce、La、Hf、Si等)涂層的基礎(chǔ)上再加一滲鋁層，工藝過程如下(1)首先在高溫合金上用濺射法或蒸鍍法濺射或沉積上一層30～100μm厚的MCrAlRe涂層，涂層成份為(重量百分比)M Cr Al Re余量 20～40 5～15 0.1～0.5(2)涂層外再用含鋁的滲劑，采用熱擴(kuò)散的辦法加一滲鋁層。
擴(kuò)散溫度 750～1000℃擴(kuò)散時(shí)間 1小時(shí)～20小時(shí)涂層厚度 20μm～40μm本發(fā)明由于加滲了一層鋁，使涂層外層的含鋁量增多，從而形成抗氧化及抗熱腐蝕性能優(yōu)異的NiAl或CoAl相。另外，由于鋁合量增多，在高溫含NaCl環(huán)境下形成的Al2O3膜損失后，將不斷有新的Al2O3補(bǔ)充上來，即大大改善了涂層氧化膜的修復(fù)性，從而使得本發(fā)明制備的MCrAlRe涂層性能優(yōu)異，并且成本低廉。下面通過實(shí)施例詳細(xì)敘述本發(fā)明。
實(shí)施例1用濺射法在高溫合金(如IN738)上沉積Co-30Cr-6Al-0.5Y涂層。濺射參數(shù)如下氬氣壓力0.2Pa，濺射電壓700伏，工作溫度300℃，涂層厚度40μm。
再在上述CoCrAlY涂層外用料漿法滲制Al-Cr涂層。滲劑用Al-Cr合金料(其中含Cr65wt%，Al35wt%，粒度-200目)，制成料漿，涂在工作上欲加涂層的部位，再在850℃高溫下擴(kuò)散10小時(shí)。
這樣制成的復(fù)合涂層在含NaCl(10%)的Na2SO4中的抗熱腐蝕性能可提高三倍以上。
實(shí)施例2用濺射法在高溫合金葉片上(IN738)上沉積Ni-25Cr-8Al-0.3Y涂層。濺射參數(shù)如下氬氣壓力0.3Pa，濺射電壓740伏，工件溫度250℃，涂層厚度50μm。
再在上述NiCrAlY外用料漿法制備滲Al涂層。滲劑用Fe-Al合金粉(其中含F(xiàn)e、Al各50wt%)，制成料漿，涂在葉片的葉身部位，再在900℃高溫下擴(kuò)散5小時(shí)，制成復(fù)合涂層。
這種涂層在Na2SO4+5%NaCl的熔鹽中的抗熱腐蝕性能比NiCrAlY涂層可提高四倍以上。
實(shí)施例3用電子束加熱真空蒸鍍法在高溫合金(Rene80)上沉積Co-20Cr-10Al-0.5Y涂層。沉積參數(shù)真空氣5×10-3Pa，工件溫度400℃，偏壓-50伏，熔池功率3KW。沉積涂層厚度60μm。
再在上述CoCrAlY涂層上用固體粉末包裝法滲Al-Ti涂層。滲劑用Al-Ti合金粉(含Al40wt%、Ti60wt%)，另加1wt%NH4Cl作活化劑。在950℃高溫下擴(kuò)散4小時(shí)，可獲得30μm滲Al-Ti層。這種復(fù)合涂層在Na2SO4+25wt%NaCl熔鹽中的抗熱腐蝕性能可比單獨(dú)的CoCrAl個涂層好三倍以上。
實(shí)施例4用電子束加熱的真空蒸鍍法沉積Fe-20Cr-5Al-0.3Y涂層。沉積參數(shù)真空度5×10-3Pa，工件溫度400℃，偏壓-100伏。熔池功率2KW，沉積涂層厚度70μm。
再在上述FeCrAlY涂層上用粉末包裝法滲Al，滲劑用10%純Al粉+89%Al2O3粉+1%NH4Cl，包埋工件后在900℃高溫下擴(kuò)散4小時(shí)?？梢缘玫?0μm厚的滲Al層。
這種復(fù)合涂層在Na2SO4+25%NaCl熔鹽中的抗熱腐蝕性能可提高四倍以上。
權(quán)利要求
1.一種MCrAlRe包覆涂層的制備工藝，其中M為Fe、Co、Ni中的一種或兩種，Re為Y、Ce、La、Hf、Si等，其特征是工藝過程如下(1)首先在高溫合金上用濺射法或蒸鍍法沉積上一層30～100μm厚的MCrAlRe涂層，涂層的成份范圍為(重量百分比)M Cr Al Re余量 20～40 5～15 0.1～0.5(2)涂層外再用含鋁的滲劑，采用熱擴(kuò)散的辦法加一滲鋁層。擴(kuò)散溫度 750～1000℃擴(kuò)散時(shí)間 1小時(shí)～20小時(shí)涂層厚度 20μm～40μm
2.按權(quán)利要求1所述制備工藝，其特征在于當(dāng)所用滲劑為純鋁時(shí)，用Al2O3作填充劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及合金的涂層技術(shù)，特別涉及高溫合金的抗熱腐蝕包覆涂層。本發(fā)明的特征在于，在MCrAlRe(M為Fe、Co、Ni中的一種或兩種，Re為Y、Ce、La、Hf、Si等)涂層的基礎(chǔ)上用熱擴(kuò)散法再加滲一層鋁。本發(fā)明可以使原涂層在含NaCl環(huán)境中的抗熱腐蝕性能提高三倍以上。
文檔編號C23C28/00GK1092115SQ93110158
公開日1994年9月14日 申請日期1993年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月10日
發(fā)明者樓翰一, 王福會, 白林祥 申請人:中國科學(xué)院金屬腐蝕與防護(hù)研究所