PH值，范围在9-10之间，镀液温度45°C。
[0058]复合化学镀的镀液配制流程如下:
[0059]称取计量的镍盐(NiSO4)，柠檬酸钠(络合剂)，NH4Cl (稳定剂)，NaH2PO2 (还原剂)，分别用蒸馏水稀释融解；
[0060]将已溶解的镍盐(NiSO4)在不断搅拌(磁力搅拌)条件下，倒入络合剂(柠檬酸钠)溶液中(溶液呈弱碱性)，形成镍盐溶液；
[0061]将溶解好的还原剂(NaH2PO2)溶液搅拌倒入稳定剂(NH4Cl)中(溶液呈弱酸性)，形成还原性溶液；
[0062]将还原性溶液倒入镍盐溶液中，搅拌均匀，并用蒸馏水稀释至计算体积备用，得到化学镀液备用；
[0063]称取0.18g十六烷基三甲基溴化铵(C19H42BrN,阳离子型表面活性剂)，将其溶于热的去离子水中，配置成50ml溶液，用该溶液对Y2O3粉末进行改性(比例为Iml十六烷基三甲基溴化铵溶液改性0.5gY203粉末)，静置20min备用；
[0064]将配好的化学镀液倒入到活化好的Y2O3粉末烧杯中，利用超声波分散之后制成复合化学镀的镀液。
[0065]复合化学镀的工艺参数为:时间60分钟，温度30°C。
[0066]通过复合化学镀在基体上形成复合镀层基底；复合镀层基底中P元素含量为17wt.%, Y元素含量为20wt.% ;复合镀层基底厚度为5μπι ;所得复合镀层基底中，P元素以NixPiw χ的形式存在，X取值范围为89 (原子百分比);Υ以Y2O3的形式存在。
[0067]在所述复合镀层基底上通过低压气相沉积法渗Al元素，渗铝过程中复合镀层基底中的钇会成为渗钇源，随着铝元素沉积到涂层内部，而部分P则会被化学气相沉积烧掉，最终得到含有P和Y活性元素的改性铝化物涂层。
[0068]图1为复合化学镀之后样品表面扫描电镜图片，由图可见复合化学镀之后样品表面粘附了大量白色的Y2O3，这些Y2O3会在渗铝过程中成为渗Y源。
[0069]化学气相沉积在100(TC下进行，渗铝4小时，粉末均采用铁铝粉末加氯化铵混合制成(氯化铵含量4%，粉末在使用前经过了预烧处理，即在高温低真空下加入少量NH4Cl预烧)，氩气作为保护气体，真空度低。
[0070]包埋渗铝过程中发生如下反应:
[0071]M(s)+AXx (1，V) = MXx (V)+A (S，V) (I)
[0072]其中M代表Al或Cr，A代表NH4、Y，X代表Cl。
[0073]AlClx (V)+REOy (s) = REClx (V)+AlOy (S) (2)
[0074]其中M代表Al或Cr，Re代表Y。
[0075]图2为渗铝之后样品截面的扫描电镜背散射图片，涂层内为β-NiAl，厚度约为30 ?50 μ m0
[0076]图3为渗铝之后以及200小时恒温氧化之后样品表面的XPS能谱，由图可见，渗铝之后涂层含有Ni89P11,证明了 P元素存在于涂层当中。
[0077]图4为涂层在经过1100°C 20个I小时循环氧化之后表面出现许多富钇氧化物颗粒，其中:图4(a)为样品表面氧化膜形貌，，箭头所指为富Y的氧化物，图4(b)为图4(a)中箭头所指部位能谱，能谱显示氧化物中含有Y元素，证明Y元素已经渗入到涂层当中。
[0078]图5为几种涂层1100°C恒温氧化动力学曲线，图中NiAl为没有经过活性元素改性的涂层，Y-1及Y-2为钇磷元素改性铝化物涂层，区别是Y-1复合化学镀时间为30分钟，Y-2复合化学镀时间为I小时。从曲线可见，钇磷改性铝化物涂层在1100°C恒温氧化过程当中氧化增重较铝化物涂层少，说明其恒温氧化性能较好，其中Y-2涂层具有最好的恒温氧化性能。
[0079]图6为几种涂层1100°C循环氧化动力学曲线。其中NiAl、Υ_1和Υ_2与图5中相同，Ni涂层是高温合金基底在电镀纯Ni之后渗铝形成的铝化物涂层，意在说明预先沉积Ni元素对铝化物涂层的影响。由曲线可见，Y-1和Υ-2涂层在1100°C循环氧化条件下失重较少，尤其是Y-2涂层，在450小时1100°C循环氧化条件下仍没有失重，具有最优良的循环氧化性能。
【主权项】
1.一种活性元素改性铝化物涂层，其特征在于:该涂层包括β-NiAl相和活性元素，所述活性元素为Y和P ;按重量百分含量计，涂层中Y为0.1?0.6%，Ρ为0.1?5%，β -NiAl相中Al含量40?70%。2.根据权利要求1所述的活性元素改性铝化物涂层，其特征在于:所述改性铝化物涂层中，P元素在铝化物涂层中以NixP.χ的形式存在，X取值范围为85?90。3.根据权利要求1所述的活性元素改性铝化物涂层，其特征在于:所述改性铝化物涂层厚度为30-50 μ m。4.根据权利要求1所述的活性元素改性铝化物涂层的制备工艺，其特征在于:该工艺具体包括如下步骤: (1)将活性元素与镍元素通过复合化学镀共沉积到基体上形成复合镀层基底；复合镀层基底中P元素含量为10?17wt.%，Y元素含量为20?30wt.%，复合镀层基底厚度为I ?5 μ m ; (2)在所述复合镀层基底上通过包埋渗铝或低压气相沉积法渗Al元素，获得含有P和Y活性元素的改性铝化物涂层。5.根据权利要求4所述的活性元素改性铝化物涂层的制备工艺，其特征在于:步骤(I)所得的复合镀层基底中，P元素以NixP.x的形式存在，X取值范围为85?90 ;Y以Y2O3的形式存在。6.根据权利要求4所述的活性元素改性铝化物涂层的制备工艺，其特征在于:步骤(I)中，所述复合化学镀采用镍磷镀液，其组成为=NaH2PO2 30?40g/L ；Y203 I?5g/L ；NiSO4.6H20 30 ?40g/L ；C6H5Na3O7.2H20 10_20g/L ；NH4Cl 30 ?40g/L ;其余为水；所述镍磷镀液pH值为8至10，用氨水调节，Y2O3颗粒度为50?150 μ m ;所述复合化学镀的时间为30?100分钟，温度为35?50°C。7.根据权利要求6所述的活性元素改性铝化物涂层的制备工艺，其特征在于:步骤(I)中，所述Y2O3加入镍磷镀液前经活化剂活化处理，活化剂为十六烷基三甲基溴化铵的水溶液，其浓度为l-5g/L ;活化处理时间10?30分钟，活化处理温度为60?90°C。8.根据权利要求4所述的活性元素改性铝化物涂层的制备工艺，其特征在于:步骤(2)中，所述包埋渗铝或低压气相沉积采用的粉末为铁铝合金粉和氯化铵的混合物，铁铝合金粉和氯化铵的重量比为(25?50):1,铁招合金粉中铁元素含量为40?50wt.渗招温度900?1100°C，渗铝时间3?5小时，活性元素在渗铝过程中渗入到涂层当中。
【专利摘要】本发明公开了一种活性元素改性铝化物涂层及其制备工艺，属于高温防护涂层技术领域。该涂层包括β-NiAl相和活性元素Y、P，按重量百分含量计，Y为0.1～0.6％，P为0.1～5％。其制备过程是：首先将活性元素或者活性元素的氧化物与镍共沉积到基体上形成复合镀层基底；然后在沉积的复合镀层基底上渗铝形成含有P和Y活性元素的改性铝化物涂层。本发明涂层具有优异的抗循环氧化能力和抗恒温氧化能力。
【IPC分类】C23C10/48, C23C16/06, C23C18/50
【公开号】CN105624658
【申请号】CN201410610459
【发明人】宫骏, 于昊君, 范其香, 邓郭勇, 孙超, 姜肃猛
【申请人】中国科学院金属研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月31日