[发明专利]稀土增强高温渗铝浆料及其涂层制备方法

说明书

本发明属于金属表面高温防护技术领域，具体涉及稀土增强高温渗铝浆料及其涂层制备方法。针对现有渗层在高温下容易氧化、脱落、失效的问题，本发明提供了稀土增强高温渗铝浆料，其原料组分按重量百分比计，包括粘结剂35～60％，稀土增强剂1～5％，Al粉30～50％，Si粉5～10％；其中，所述粘结剂的组成按占整个稀土增强高温渗铝浆料原料组分质量百分比计，包括：磷酸6～15％，氢氧化铝2～5％，锆溶胶5～10％，氧化镁1.5～3％，铬酐1～3％，余量为水。由于稀土元素的掺杂，本发明渗层最高应用温度可达1100℃，热稳定性能更优。

技术领域

本发明属于金属表面高温防护技术领域，具体涉及稀土增强高温渗铝浆料及其涂层制备方法。

背景技术

镍基合金、钴基合金的高温防护多采用高温渗铝扩散工艺，目前在航空、燃气轮机等高温零部件上广泛应用。其最主要的渗铝方法有：浆料法渗铝、固体粉末渗铝、气体粉末渗铝。其中浆料法渗铝具有操作简单、涂层均匀等优点，被广泛使用，如专利CN109295412A采用浆料渗铝方法，采用铝粉、硝基清漆、乙酸异戊脂等按照一定方法配制成料浆后，按照清洗-吹砂-喷涂-真空扩散热处理工序，在高温合金表面形成厚度均匀、连续的渗铝层从而提高了高温合金材料的抗氧化性能和耐腐蚀性能，但浆料存在有机溶剂，环境影响较大。专利CN102936713A采用铝硅料浆制备渗铝硅涂层，制备的铝硅渗层具有优良的耐高温和抗氧化性能。但单纯的铝硅渗层由于高温氧化生成氧化铝中间层，从而导致渗层脱落、失效。因此，亟需研究一种既能保障渗层的高温抗氧化性，提高渗层的韧性，又能延缓氧化铝中间层生成的高温渗铝浆料用于渗铝涂层。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明首先提供了稀土增强高温渗铝浆料，其原料组分按重量百分比计，包括粘结剂35～60％，稀土增强剂1～5％，Al粉30～50％，Si粉5～10％；其中，所述粘结剂的组成按占整个稀土增强高温渗铝浆料原料组分质量百分比计，包括：磷酸6～15％，氢氧化铝2～5％，锆溶胶5～10％，氧化镁1.5～3％，铬酐1～3％，余量为水。

优选地，所述稀土增强高温渗铝浆料，其原料组分按重量百分比计，包括粘结剂45％，稀土增强剂5％，Al粉45％，Si粉5％；其中，所述粘结剂的组成按占整个稀土增强高温渗铝浆料原料组分质量百分比计，包括：磷酸10％，氢氧化铝3％，锆溶胶5％，氧化镁2％，铬酐3％，余量为水。

优选地，所述粘结剂中的水为去离子水。

其中，所述稀土增强剂为氧化镧、氧化钇或氧化钆的一种或几种。

其中，所述浆料pH值为1.5～3。

其中，所述浆料中，Al粉、Si粉为球形。

进一步地，所述Al粉、Si粉粒径为1～10微米。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供上述稀土增强高温渗铝浆料的制备方法，包括以下步骤：

按重量配方比将磷酸、氢氧化铝、铬酐、水混合后，搅拌反应，再将配方量的氧化镁分散均匀，再加入锆溶胶、稀土增强剂，分散均匀后加入Al粉、Si粉继续搅拌均匀后，即得。

本发明还提供了上述稀土增强高温渗铝浆料的使用方法，包括以下步骤：将稀土增强高温渗铝浆料涂覆到基材上，在真空或惰性气体保护下，经热处理，制备得到稀土增强高温渗铝涂层。

其中，所述的基材为高温合金、碳钢或不锈钢。

其中，所述的涂覆包括：浸涂、刷涂或喷涂方式。

其中，浆料涂覆厚度30～100微米。

其中，所述的热处理依次经过低温热处理和高温热处理两个阶段：低温段温度80～120℃，保温≥30min；高温段温度800～1000℃，保温≥120min。

本发明还提供上述稀土增强高温渗铝浆料作为稀土增强高温渗铝涂层的用途。