[发明专利]一种改进的CVD设备、以及用改进的CVD设备实现共渗沉积铝硅涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种改进的CVD设备、以及用改进的CVD设备实现共渗沉积铝硅涂层的制备方法；本发明设计的应用于铝硅共渗涂层制备的改进CVD设备，其包括反应气供气单元、改进CVD单元和废气处理单元。沉积反应室内设置有一区和二区的不同温度环境。应用改进的CVD设备进行改进CVD工艺加工时，一区温度场进行化学气相沉积，二区温度场进行原位真空扩散退火。采用本发明改进的CVD设备并配合本发明改进CVD工艺在涡轮发动机热端部件上共渗沉积铝硅涂层，制得的共渗沉积铝硅涂层在1150℃、100h氧化增重为1.5mg/cm²～3.5mg/cm²，抗氧化能力高。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积(CVD)技术领域，更特别地说，是指对传统CVD设备进行改进的技术方案，以及应用改进CVD设备进行改进CVD工艺在涡轮发动机热端部件上实现共渗沉积铝硅涂层的制备方法。

背景技术

为提高航空发动机热端部件的抗氧化及耐腐蚀性能，一般在其表面涂覆一层铝化物涂层，比如涡轮叶片在高温条件下服役时，涂覆的铝化物涂层中的Al或者Cr会选择性氧化形成一层连续致密的保护性氧化膜，从而提高基体抗高温氧化及耐腐蚀性能。但目前单一渗铝涂层的抗热腐蚀能力已不能满足航空发动机热端部件的使用要求，需对铝化物涂层进行改性。对单一铝化物涂层添加适量的Si能够增加增强涂层与基体的结合力，且有效提高涂层的抗氧化和抗热腐蚀性能，延长涂层的使用寿命。因此铝化物涂层制备技术及其改性技术至为重要。

目前铝化物涂层的制备主要有包埋法和化学气相沉积(Chemical vapordeposition，CVD)两种方式。而通过包埋渗铝制备涡轮发动机叶片涂层时，由于叶片内腔冷却通道细小且叶片形状复杂，通常由于包埋渗剂无法放置于内腔冷却通道而导致涂覆效果很差，且难以对其进行有效防护。而CVD是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。相比于传统制备方法，CVD法工艺可控性强，更加适用于在复杂结构的叶片表面制备铝化物涂层，且沉积后不需要清理，表面无渗剂残留。但通过目前的CVD设备制备改性铝化物涂层需要进行多步骤沉积，制备费用昂贵，无法实现改性铝化物涂层的直接制备。

发明内容

为了实现采用CVD工艺对涡轮发动机热端部件进行抗氧化涂层的加工，本发明设计了一种改进的CVD设备。本发明设计的应用于涡轮发动机热端部件的铝硅共渗涂层制备的改进CVD设备，其包括反应气供气单元、改进CVD单元和废气处理单元。沉积反应室内设置有一区和二区的不同温度环境。

本发明的目的之二是提出了一种改进CVD工艺方法进行涡轮发动机热端部件的铝硅共渗涂层的制备，应用改进的CVD设备进行改进CVD工艺加工时，一区温度场进行化学气相沉积，二区温度场进行原位真空扩散退火。采用本发明改进的CVD设备并配合本发明CVD工艺在涡轮发动机热端部件上共渗沉积铝硅涂层，制得的共渗沉积铝硅涂层在1150℃、100h氧化增重为1.5mg/cm²～3.5mg/cm²，抗氧化能力高。

本发明的一种改进CVD工艺进行涡轮发动机热端部件的铝硅共渗涂层的加工方法，其特征在于有下列步骤：

步骤一，用料选取；

渗硅源容器(1)中放置的渗硅源；

坩埚(64)中放置的渗铝剂；

样品架(63)上放置IC21基体，并将装载有IC21基体的样品架13放置在加热一区；

步骤二，CVD工艺过程的保护气氛环境处理；

抽真空处理，关闭AA阀门(13)、BA阀门(21)、CB阀门六(32)，打开BB阀门(22)、CA阀门(31)、DA阀门(42)，开启机械泵(41)，对沉积反应室(6)及通气管道抽真空；在沉积反应室(6)达到10^－2Pa的真空度后，关闭DA阀门(42)，关闭机械泵(41)，抽真空完成；