一种镍铬铝钇涂层的制备工艺的制作方法

本发明属于金属防腐，具体涉及一种镍铬铝钇涂层的制备工艺。

背景技术：

1、镍铬铝钇涂层属于抗高温氧化涂层，可耐800-1100℃的高温，在高温下能形成致密的氧化物保护膜以保护基体金属不被氧化，并避免环境介质腐蚀。抗高温涂层一般同时具备抗高温氧化、抗高温腐蚀及抗高温磨损性能。在镍铬合金中加入铝能够在高温下形成氧化铬、氧化铝的复合氧化物薄膜，这层薄膜十分致密，韧性好，附着牢固，熔点高，高温化学稳定性好，具有优异的抗高温氧化性能和抗热震性能。钇为对氧反应活性元素，合金中加入少量的钇，可以改善铬和氧化膜结构及结合性能，增加氧化铬和氧化铝的韧性。

2、镍铬铝钇涂层可用于燃气轮机和航空发动机涡轮叶片上，但目前该涂层主要是采用热喷涂工艺制备得到的，采用喷涂工艺使涂层厚度的精确度难以控制且喷涂造成的成本较高。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有的镍铬铝钇涂层在制备过程中耗时长，涂层厚度难以精确控制以及涂层均匀性差的问题，提供了一种镍铬铝钇涂层的制备工艺。

2、本发明采用如下技术方案：一种镍铬铝钇涂层的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)预处理：清洁待镀工件表面；

4、(2)湿喷砂：采用120-180目的玻璃空心微珠或三氧化二铝，在0.2-0.3mpa压力下对待涂覆的工件进行湿喷砂；

5、(3)镀前清洗：对镀件表面清洗数次后漂洗并电热烘干；

6、(4)镀件涂层的气相沉积：在真空镀膜机中采用直流弧光放电进行镀件涂层的制备，在真空状态下设定偏压电压对镀件表面进行深度轰击清洗去除镀件表面固体附着物，选取nicraly合金为靶材，在与触发电极短暂接触后引起电弧，电弧电流为80-100a，生成金属等离子体的阴极斑点，击落的金属等离子体在镀件表面进行涂层沉积，沉积过程中设置沉积偏压为100-300v，沉积时间为6-10h，完成镀件表面镍铬铝钇涂层的制备；

7、(5)出炉并对镀件进行称重，通过称重确认镀件表面涂层沉积是否合格；

8、(6)热处理：将沉积涂层后的镀件置于真空热处理炉内中进行扩散处理2-3h，使涂层与镀件在高温下发生相互扩散增加涂层与镀件的粘结性。

9、采用nicraly合金为阴极，电弧放电使阴极靶材产生金属等离子体斑点，产生的阴极斑点直径在100μm以下，电流密度在斑点内可达105～107a/cm2，与此同时，阴极表面的斑点还会以每秒几十米的速度做高速无规则运动，使靶表面均匀的被耗蚀并在瞬间蒸发电离，被电离的靶材离子在负偏压作用下加速沉积在基体上形成涂层，通过控制靶电流参数以及时间即可实现对镀膜涂层厚度的调控，采用本发明的弧光放电的沉积方法，作为阴极的镍铬铝钇靶材利用率高，在激发状态下阴极靶材电离的更加彻底，在镀件周围靶材金属离子态高，在等离子气氛充足的状态下，沉积得到的涂层致密度更好且涂层形成均匀。

10、进一步的，步骤(1)中将镀件置于质量浓度为3-6％的金属清洗剂中超声清洗10-30min。

11、进一步的，所述步骤(4)中真空热处理炉内的真空压力不高于1.5×10-2pa，真空热处理炉中的升温速度小于9℃/min，升温至1010-1030℃，保温2-3h。

12、进一步的，所述步骤(4)中镀件的清洗电压为400-800v，清洗时间为5-20min。

13、进一步的，所述步骤(3)中镀件进行清洗时首先采用金属清洗剂超声清洗10-30min，然后自来水超声清洗10-15min，最后蒸馏水中超声清洗10-15min。

14、进一步的，所述步骤(6)中当真空热处理炉的温度为800℃以上时随真空炉冷却，当真空热处理炉冷至700-800℃时向炉内充氩气进行冷却，扩散完成后使真空热处理炉内的温度冷却至200℃破真空出炉。

15、在本发明中涂层沉积后对工件表面进行热处理工艺，能够增强涂层致密性与工件表面的结合强度，进一步提高涂层抗氧化性能与耐热腐蚀性能。

16、本发明的有益效果：

17、(1)采用真空离子镀膜机以直流弧光放电的方法进行镍铬铝钇涂层的沉积，金属靶材离化率较高，镀膜环境充分，更容易形成均匀的涂层，靶电流可以提高阴极靶的蒸发速率，单位时间内在负偏压作用下沉积的涂层会更多，通过调整适当靶电流和沉积时间能够实现涂层厚度的精准控制；

18、(2)沉积结束采用真空热处理的步骤对涂层表面进行处理，经过热处理后的镍铬铝钇涂层更加均匀、连续且致密，具有较好的抗氧化性。

技术特征：

1.一种镍铬铝钇涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的镍铬铝钇涂层的制备方法，其特征在于： 步骤（1）中将镀件置于质量浓度为3-6%的金属清洗剂中超声清洗10-30min。

3.根据权利要求1所述的镍铬铝钇涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中真空热处理炉内的真空压力不高于1.5×10-2 pa，真空热处理炉中的升温速度小于9℃/min，升温至1010-1030℃，保温2-3h。

4.根据权利要求1所述的镍铬铝钇涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中镀件清洗的电压设置为400-800v，清洗时间为5-20min。

5.根据权利要求1所述的镍铬铝钇涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中镀件进行清洗时首先采用金属清洗剂超声清洗10-30min，然后自来水超声清洗10-15min，最后蒸馏水中超声清洗10-15min。

6.根据权利要求1所述的镍铬铝钇涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中当真空热处理炉的温度为800℃以上时随真空炉冷却，当真空热处理炉冷至700-800℃时向炉内充氩气进行冷却，扩散完成后使真空热处理炉内的温度冷却至200℃破真空出炉。

技术总结
本发明涉及一种镍铬铝钇涂层的制备方法，将待镀工件表面清理后采用湿喷砂处理，采用弧光放电化学气相沉积法在待镀工件表面进行涂层沉积，以NiCrAlY合金为靶材，沉积结束后通过热处理，将镀件置于真空热处理炉内中进行扩散处理2‑3h，制备得到镍铬铝钇涂层。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的镍铬铝钇涂层均匀性好，涂层厚度精准可控，涂层韧性好且具有较好的抗氧化性。

技术研发人员：李文浩,林荣强,张瑞武,钱原吉,靳浩天
受保护的技术使用者：江苏源清动力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15