[发明专利]一种Pt改性的梯度Al涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Pt改性的梯度Al涂层及其制备方法，属于高温防护涂层技术领域。首先采用电弧离子镀，在高温合金基体上镀一层MCrAlY底层；然后采用电镀的方法在MCrAlY底层上镀一层纯Pt层，并且在真空条件下进行退火；最后采用电弧离子镀在表面镀一层纯Al顶层并进行相应的退火处理，获得Pt改性梯度Al涂层。该涂层外层富Al内层富Cr，外层为β‑(Ni,Pt)Al和PtAl₂相。本发明的优点：可以显著增加MCrAlY底层中的Al含量，提高其抗高温氧化性能；涂层的中Pt元素含量和涂层厚度可控。

技术领域

本发明涉及高温防护涂层技术领域，具体涉及一种Pt改性的梯度Al涂层及其制备方法。

技术背景

MCrAlY涂层广泛的应用在燃气轮机叶片和其他热端的部件作为高温防护涂层，MCrAlY涂层中的Al含量一般在8～16wt.％。在高温服役环境中，涂层表面形成致密的Al₂O₃膜，起到保护作用，但是Al元素被大量的消耗，所以MCrAlY涂层的抗氧化性能和服役寿命很大程度上取决于涂层中的Al含量。但是直接增加MCrAlY涂层中的Al含量会导致涂层的熔点降低，脆性增加。如果采用复合涂层或者梯度涂层设计可以很好的解决这一问题，同时可以提高MCrAlY涂层中的Al含量提高其抗高温氧化性能。相关应用文献如：①中国发明专利，一种MCrAlY加复合梯度涂层及制备工艺，申请号200710011431.8；②中国发明专利，一种共沉积梯度MCrAlY涂层及制备工艺，申请号200710011432.2；③中国发明专利，一种MCrAlY+AlSiY复合涂层及制备工艺，申请号200810228097.6等。

Pt是一种贵金属，化学性质极其稳定。Pt的添加提高了铝化物涂层中氧化膜与涂层的结合力，抑制了氧化膜的剥落。氧化膜的结合力对高温防护涂层的性能及寿命至关重要，良好的结合力可抑制氧化膜的剥落，减缓涂层中Al元素的消耗，从而延长了涂层寿命。因此考虑到Pt改性铝化物涂层和梯度MCrAlY涂层的优点，本发明提供了一种制备Pt改性的梯度Al涂层及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Pt改性的梯度Al涂层及其制备方法，利用电弧离子镀和电镀相结合制备了Pt改性的梯度Al涂层，该涂层在不导致涂层的熔点降低、脆性增加的前提下，增加MCrAlY涂层中的Al含量，提高MCrAlY涂层的抗高温氧化和热腐蚀性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种Pt改性的梯度Al涂层的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)MCrAlY底层的制备：采用电弧离子镀在高温合金基体上制备MCrAlY底层；

(2)纯Pt层的制备：采用电镀方法在MCrAlY底层上制备一层纯Pt层；

(3)一次真空退火处理：电镀纯Pt层后在真空退火炉中进行一次退火处理，处理过程为：首先升温到500～700℃保温1～3h，以除去纯Pt层中残留的H₂；然后升温到900～1000℃保温3～5h，以使纯Pt层和MCrAlY底层发生互扩散，保温结束后随炉冷却到室温；

(4)纯Al顶层的制备：采用电弧离子镀在纯Pt层上镀一层纯Al顶层；

(5)二次真空退火处理：升温到1000-1100℃保温1-5h，然后随炉冷却到室温；经二次真空退火处理后，在高温合金基体上获得Pt改性的梯度Al涂层。

上述步骤(1)中，高温合金基体在制备MCrAlY底层前，进行表面处理，表面处理过程为：对基体进行打磨和喷砂处理后，先在去离子水中超声15～30min，然后在丙酮中超声15～30min。