专利名称：一种抗热腐蚀多元包覆涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及合金的涂层技术，特别涉及高温合金的抗热腐蚀包覆涂层。
为了增强高温合金的高温抗氧化性及抗热腐蚀性能，通常在高温合金工件上加MCrAlRe包覆涂层。它可以用电子束加热物理气相沉积(蒸镀法)及溅射离子镀(溅射法)方法得到。这种涂层抗氧化性能较为理想，但是由于涂层含Cr高，含Al少，涂层中的NiAl或CoAl相很少，在NaCl环境中抗热腐蚀性能较差。现在有人通过在涂层中加Ta、Pt等元素来改善其性能的，但它的生产成本较高。
本发明的目的在于提供一种抗NaCl环境下热腐蚀性能好且生产成本低廉的MCrAlRe涂层的制备方法。
本发明的特征在于，在原MCrAlRe(M为Fe、Co、Ni中的一种或两种，Re为Y、Ce、La、Hf、Si等)涂层的基础上再加一渗铝层，工艺过程如下(1)首先在高温合金上用溅射法或蒸镀法溅射或沉积上一层30～100μm厚的MCrAlRe涂层，涂层成份为(重量百分比)M Cr Al Re余量 20～40 5～15 0.1～0.5(2)涂层外再用含铝的渗剂，采用热扩散的办法加一渗铝层。
扩散温度 750～1000℃扩散时间 1小时～20小时涂层厚度 20μm～40μm本发明由于加渗了一层铝，使涂层外层的含铝量增多，从而形成抗氧化及抗热腐蚀性能优异的NiAl或CoAl相。另外，由于铝合量增多，在高温含NaCl环境下形成的Al2O3膜损失后，将不断有新的Al2O3补充上来，即大大改善了涂层氧化膜的修复性，从而使得本发明制备的MCrAlRe涂层性能优异，并且成本低廉。下面通过实施例详细叙述本发明。
实施例1用溅射法在高温合金(如IN738)上沉积Co-30Cr-6Al-0.5Y涂层。溅射参数如下氩气压力0.2Pa，溅射电压700伏，工作温度300℃，涂层厚度40μm。
再在上述CoCrAlY涂层外用料浆法渗制Al-Cr涂层。渗剂用Al-Cr合金料(其中含Cr65wt%，Al35wt%，粒度-200目)，制成料浆，涂在工作上欲加涂层的部位，再在850℃高温下扩散10小时。
这样制成的复合涂层在含NaCl(10%)的Na2SO4中的抗热腐蚀性能可提高三倍以上。
实施例2用溅射法在高温合金叶片上(IN738)上沉积Ni-25Cr-8Al-0.3Y涂层。溅射参数如下氩气压力0.3Pa，溅射电压740伏，工件温度250℃，涂层厚度50μm。
再在上述NiCrAlY外用料浆法制备渗Al涂层。渗剂用Fe-Al合金粉(其中含Fe、Al各50wt%)，制成料浆，涂在叶片的叶身部位，再在900℃高温下扩散5小时，制成复合涂层。
这种涂层在Na2SO4+5%NaCl的熔盐中的抗热腐蚀性能比NiCrAlY涂层可提高四倍以上。
实施例3用电子束加热真空蒸镀法在高温合金(Rene80)上沉积Co-20Cr-10Al-0.5Y涂层。沉积参数真空气5×10-3Pa，工件温度400℃，偏压-50伏，熔池功率3KW。沉积涂层厚度60μm。
再在上述CoCrAlY涂层上用固体粉末包装法渗Al-Ti涂层。渗剂用Al-Ti合金粉(含Al40wt%、Ti60wt%)，另加1wt%NH4Cl作活化剂。在950℃高温下扩散4小时，可获得30μm渗Al-Ti层。这种复合涂层在Na2SO4+25wt%NaCl熔盐中的抗热腐蚀性能可比单独的CoCrAl个涂层好三倍以上。
实施例4用电子束加热的真空蒸镀法沉积Fe-20Cr-5Al-0.3Y涂层。沉积参数真空度5×10-3Pa，工件温度400℃，偏压-100伏。熔池功率2KW，沉积涂层厚度70μm。
再在上述FeCrAlY涂层上用粉末包装法渗Al，渗剂用10%纯Al粉+89%Al2O3粉+1%NH4Cl，包埋工件后在900℃高温下扩散4小时。可以得到30μm厚的渗Al层。
这种复合涂层在Na2SO4+25%NaCl熔盐中的抗热腐蚀性能可提高四倍以上。
权利要求
1.一种MCrAlRe包覆涂层的制备工艺，其中M为Fe、Co、Ni中的一种或两种，Re为Y、Ce、La、Hf、Si等，其特征是工艺过程如下(1)首先在高温合金上用溅射法或蒸镀法沉积上一层30～100μm厚的MCrAlRe涂层，涂层的成份范围为(重量百分比)M Cr Al Re余量 20～40 5～15 0.1～0.5(2)涂层外再用含铝的渗剂，采用热扩散的办法加一渗铝层。扩散温度 750～1000℃扩散时间 1小时～20小时涂层厚度 20μm～40μm
2.按权利要求1所述制备工艺，其特征在于当所用渗剂为纯铝时，用Al2O3作填充剂。
全文摘要
本发明涉及合金的涂层技术，特别涉及高温合金的抗热腐蚀包覆涂层。本发明的特征在于，在MCrAlRe(M为Fe、Co、Ni中的一种或两种，Re为Y、Ce、La、Hf、Si等)涂层的基础上用热扩散法再加渗一层铝。本发明可以使原涂层在含NaCl环境中的抗热腐蚀性能提高三倍以上。
文档编号C23C28/00GK1092115SQ93110158
公开日1994年9月14日 申请日期1993年3月10日 优先权日1993年3月10日
发明者楼翰一, 王福会, 白林祥 申请人:中国科学院金属腐蚀与防护研究所