[发明专利]一种Cr改性铝化物涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Cr改性铝化物涂层及其制备方法，属于高温防护涂层技术领域。采用复合电镀加化学气相沉积的工艺，在镍基高温合金上沉积Cr改性铝化物涂层。具体包括以下步骤：表面处理；采用复合电镀技术在基体上电镀沉积Ni‑Cr层；在电镀得到的复合镀层Ni‑Cr层上使用化学气相沉积技术渗Al，最终获得Cr改性的高温防护铝化物涂层。本发明的优点：制备工艺简单；成分可控性高；涂层外层为α‑Cr和β‑NiAl相，其中α‑Cr有利于提高涂层的抗高温腐蚀能力。

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Cr改性铝化物涂层及其制备方法。

背景技术

高温合金一般要求必须具备两个方面的性能要求：优异的高温力学性能和抗高温腐蚀性能。但是对于同一种合金而言，这两个方面的性能之间有时是相互矛盾的，不可能同时达到最优化。要解决高温力学性能和抗高温腐蚀性能之间的矛盾，仅仅靠高温合金基体本身的工艺改进不能满足现代航空航天飞机发展的性能要求，在基体表面制备高温防护涂层是一种非常有效的途径。

常见的高温防护涂层主要分为简单铝化物涂层、改性铝化物涂层、MCrAlY涂层和热障涂层。简单铝化物涂层制备工艺简单，抗氧化性能好，但它仍然存在不少问题，比如，涂层脆性大，易开裂和剥落，基体容易发生互扩散，涂层退化速度快，不耐腐蚀等等。

为了改善铝化物涂层的性能，研究人员在简单铝化物涂层的基础上加入Cr、Si、Ti、Pt以及稀土元素等，从而形成改性的铝化物涂层。

铬可以降低铝的内扩散速率，进而保持涂层中较高的铝元素含量，并且对抗热腐蚀而言，Cr元素是最有效的元素。传统的Cr改性铝化物涂层的制备工艺主要分为两步法和一步法。两步法是指在合金表面包埋渗铬，然后再渗铝，但是包埋法制备的涂层性能差。一步法指的是Al-Cr共渗，但因为Al、Cr两种元素的活性相差很大，获得的涂层成分难以控制，工艺不稳定。因此，基于Cr元素在高温防护涂层中的重要作用，探索一种制备工艺简单、成分可控、经济的Cr改性铝化物涂层的制备工艺显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种Cr改性铝化物涂层及其制备方法，该方法利用电镀和化学气相沉积技术制备出Cr改性铝化物涂层，有效得解决了工艺复杂、涂层质量低、成分难控和成本高等问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种Cr改性铝化物涂层的制备方法，该方法首先利用复合电镀在镍基高温合金基体上沉积Ni-Cr层，然后采用化学气相沉积制备Cr改性铝化物涂层。该方法包括如下步骤：

(1)复合电镀Ni-Cr层：将预处理后的基体进行复合电镀，电镀液组成为：氯化铬0.4～0.8mol/L，氯化镍10～60g/L，氯化铵40～70g/L，氯化钠40～80g/L，甲酸钠40～80g/L，溴化铵5～25g/L，硼酸30～50g/L，十二烷基硫酸钠40～200mg/L，尿素15～35g/L，其余为去离子水；用盐酸调节电镀液pH值为2～6。复合电镀过程中，电镀液温度为20～40℃，电流密度为10～20A/dm²，电镀时间为30～60min；

(2)将电镀Ni-Cr层后的试样在去离子水中超声清洗后，烘干放入干燥箱中备用；

(3)在电镀后得到的Ni-Cr层上使用化学气相沉积(CVD)技术渗Al，渗Al后即可获得所述Cr改性铝化物涂层。

上述步骤(1)中，先对基体进行表面处理，然后再进行预处理；所述表面处理的过程为：在预磨机上按顺序使用150#、240#、400#、600#、800#SiC砂纸对试样进行打磨，将金属的新鲜表面磨出来后对试样进行湿喷砂处理，之后依次使用自来水、去离子水和丙酮对试样进行超声处理以去除试样表面残留的油污等。