【具体实施方式】九：本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同点是：步骤三中采 用脉冲微弧氧化电源供电，在电流密度为l〇A/dm2~30A/dm2、电源频率为lOKHz~30KHz、 占空比为30%~50%，电解液的温度为35°C~40°C和电解液的pH值为12~14的条件下 微弧氧化反应20min~180min，得到表面形成有热障涂层的工件。其他步骤与具体实施方 式一至八相同。
[0041]
【具体实施方式】十：本实施方式与【具体实施方式】一至九之一不同点是：步骤三中所 述的电解液为Na2SiO# K0H的混合溶液；所述的电解液中Na與03的浓度为12g/L~15g/ L，K0H的浓度为1. 5g/L~2g/L。其他步骤与【具体实施方式】一至九相同。
【具体实施方式】 [0042] 十一：本实施方式与一至十之一不同点是：步骤一中 所述的NiCrAlY合金铸锭中A1含量为10%~30%，Cr的含量为20%~40%，Y的含量为 1 %~5 %，余量为Ni。其他步骤与一至十相同。
【具体实施方式】 [0043] 十二：本实施方式与一至十一之一不同点是：步骤一 中所述的NiAl合金中A1含量为50%，Ni的含量为50%。其他步骤与一至 i 相同。
【具体实施方式】 [0044] 十三：本实施方式与一至十二之一不同点是：步骤一 中所述的NiWB合金中Ni含量为75%，W的含量为20%，B的含量为5%。其他步骤与具体 实施方式一至十二相同。
[0045] 采用以下试验验证本发明的优点：
[0046] 试验一：一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法，具体是按以 下步骤完成的：
[0047] 一、沉积金属热障涂层：以金属热障涂层为阳极，以工件为阴极，使用电火花沉积 设备将金属热障涂层沉积到工件表面，得到表面沉积金属热障涂层的工件；
[0048] 步骤一中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压120V，放电电容为80 yF，保护 气为氩气，保护气氩气的气体流量为50sccm，沉积速率为60min/cm2;
[0049] 步骤一中所述的工件为GH4169合金；
[0050] 步骤一中所述的金属热障涂层为NiCrAlY合金；所述的NiCrAlY合金铸锭中A1含 量为10%，Cr的含量为20%，Y的含量为2%，余量为Ni;
[0051] 二、沉积金属层：以纯金属为阳极，以表面沉积金属热障涂层的工件为阴极，使用 电火花沉积设备将纯金属沉积到金属热障涂层上，得到表面沉积有金属热障涂层和金属层 的工件；
[0052] 步骤二中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压80V，放电电容为100 yF，保护 气为氩气，保护气氩气的气体流量为lOOsccm，沉积速率为60min/cm2;
[0053] 步骤二中所述的纯金属为Zr ;
[0054] 三、金属层微弧氧化转为氧化物热障层：
[0055] 将表面沉积有金属热障涂层和金属层的工件置于电解液中，表面沉积有金属热障 涂层和金属层的工件与电源的正极相连接，作为阳极，不锈钢的电解槽与电源的负极相连 接，作为阴极；采用脉冲微弧氧化电源供电，在电流密度为l〇A/dm2、电源频率为20KHz、占空 比为10%，电解液的温度为35°C和电解液的pH值为12的条件下微弧氧化反应60min，得到 表面形成有热障涂层的工件；
[0056] 步骤三中所述的电解液为Na2Si〇jP KOH的混合溶液；所述的电解液中Na如03的 浓度为12g/L，KOH的浓度为lg/L。
[0057] 图1为试验一步骤三得到的表面形成有热障涂层的工件的SEM图；图1中A区域 为GH4169合金，B区域为NiCrAlY合金层，C区域为21〇 2层；
[0058] 表1为图1中B区域合金层的成分能谱测试结果；从表1证实B区域为NiCrAlY 层，其中0和C为在环境杂质元素。
[0059]表1
【主权项】
1. 一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法，其特征在于一种电火花 沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法具体是按以下步骤完成的： 一、 沉积金属热障涂层：以金属热障涂层为阳极，以工件为阴极，使用电火花沉积设备 将金属热障涂层沉积到工件表面，得到表面沉积金属热障涂层的工件； 步骤一中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压50V~200V，放电电容为40yF~ 1200yF，保护气为氩气，保护气氩气的气体流量为50sccm~lOOOsccm，沉积速率为5min/ cm2~300min/cm2; 步骤一中所述的金属热障涂层为NiCrAlY合金、NiAl合金或NiWB合金； 二、 沉积金属层：以纯金属为阳极，以表面沉积金属热障涂层的工件为阴极，使用电火 花沉积仪将纯金属沉积到金属热障涂层上，得到表面沉积有金属热障涂层和金属层的工 件； 步骤二中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压50V~150V，放电电容为40yF~ 800yF，保护气为氩气，保护气氩气的气体流量为50sccm~lOOOsccm，沉积速率为5min/ cm2~300min/cm2; 步骤二中所述的纯金属为Zr或Al; 三、 金属层微弧氧化转为氧化物热障层： 将表面沉积有金属热障涂层和金属层的工件置于电解液中，表面沉积有金属热障涂层 和金属层的工件与电源的正极相连接，作为阳极，不锈钢的电解槽与电源的负极相连接，作 为阴极；采用脉冲微弧氧化电源供电，在电流密度为5A/dm2~30A/dm2、电源频率为IKHz~ 30KHz、占空比为10%~50%，电解液的温度为30°C~40°C和电解液的pH值为10~14的 条件下微弧氧化反应5min~180min，得到表面形成有热障涂层的工件； 步骤三中所述的电解液为Na2SiOjPKOH的混合溶液；所述的电解液中Na2SiO3的浓度 为 10g/L~15g/L，KOH的浓度为lg/L~2g/L。
2. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于步骤一中所述的使用电火花沉积设备将金属热障涂层沉积到工件表面的厚度 为 20ym~1500ym。
3. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于所述的纯金属沉积到金属热障涂层上厚度为50ym~800ym。
4. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于步骤一中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压50V~100V，放电电容为 40yF~500yF，保护气为氩气，保护气氩气的气体流量为50sccm~500sccm，沉积速率为 5min/cm2 ~100min/cm2〇
5. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于步骤一中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压100V~200V，放电电容为 500yF~1200yF，保护气为氩气，保护气氩气的气体流量为500sccm~lOOOsccm，沉积速 率为 100min/cm2~300min/cm2。
6. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于步骤二中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压50V~100V，放电电容为 40yF~200yF，保护气为氩气，保护气氩气的气体流量为50sccm~500sccm，沉积速率为 5min/cm2 ~100min/cm2〇
7. 根据权利要求I所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于步骤二中所述的电火花沉积工艺参数为：放电电压IOOV~150V，放电电容为 200yF~800yF，保护气为氩气，保护气氩气的气体流量为500sccm~lOOOsccm，沉积速率 为 100min/cm2~300min/cm2。
8. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于步骤三中采用脉冲微弧氧化电源供电，在电流密度为5A/dm2~10A/dm2、电源频 率为IKHz~lOKHz、占空比为10%~30%，电解液的温度为30°C~35°C和电解液的pH值 为10~12的条件下微弧氧化反应5min~20min，得到表面形成有热障涂层的工件。
9. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法， 其特征在于步骤三中采用脉冲微弧氧化电源供电，在电流密度为lOA/dm2~30A/dm2、电源 频率为IOKHz~30KHz、占空比为30%~50%，电解液的温度为35°C~40°C和电解液的pH 值为12~14的条件下微弧氧化反应20min~180min，得到表面形成有热障涂层的工件。
10. 根据权利要求1所述的一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的 方法，其特征在于步骤三中所述的电解液为Na2SiOjPKOH的混合溶液；所述的电解液中 Na2SiOj^浓度为 12g/L~15g/L，KOH的浓度为I. 5g/L~2g/L。
【专利摘要】一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法，它涉及一种制备热障涂层的方法。本发明的目的是要解决现有在工件上制备热障涂层的方法需要价格昂贵的设备，提高了工件的成本的问题。方法：一、沉积金属热障涂层；二、沉积金属层；三、金属层微弧氧化转为氧化物热障层，得到表面形成有热障涂层的工件。本发明不但具有传统电火花沉积技术成本低、灵活性强的优势，同时还解决了电火花沉积无法制备陶瓷性质热障涂层的技术局限，可以在任意金属基体上沉积复合热障涂层。本发明可获得一种电火花沉积与微弧氧化工艺结合制备热障涂层的方法。
【IPC分类】C25D11-26, C23C28-00, C25D11-04, C23C24-10, C25D11-34
【公开号】CN104694930
【申请号】CN201510125336
【发明人】唐光泽, 马欣新, 曹国剑, 古乐
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月20日