[发明专利]一种CoCrNiAlY多层高温防护涂层及其增重控制方法、制备方法

说明书

本发明提供了一种CoCrNiAlY多层高温防护涂层及其在高温环境中的增重控制方法、制备方法，涂层包括在基体表面交替沉积多层CoCrNiAlY层和多层Al层，首层CoCrNiAlY层沉积在基体表面，最外层为Al层，涂层的总厚度为10.1～11μm；其制备方法步骤包括预处理，离子清洗，沉积CoCrNiAlY/Al多层涂层；增重控制方法包括将所得工件置于750℃的干燥环境中放置60小时，该过程中每隔20小时将涂层取至常温环境中放置1‑2分钟，该干燥环境中的氧含量为21±1%。采用本发明的方案，不仅能够精准控制涂层在高温环境下使用时的增重情况，还能够大幅提高涂层的抗高温氧化能力、抗热腐蚀性能，延长涂层使用寿命，同时能够防止产生大量的铬酸盐尖晶石相。

技术领域

本发明属于热障涂层技术领域，具体涉及一种CoCrNiAlY多层高温防护涂层及其在高温环境中的增重控制方法、制备方法。

背景技术

MCrAlY涂层来源于第三代高温防护涂层，其中M代表Ni基或Co基三元Ni-Cr-Al或Co-Cr-Al合金体系，同时以Ni和Co为基的四元Ni-Co-Cr-Al合金体系构成的涂层(如CoCrNiAlY涂层)，具有更突出抗腐蚀能力及优异的力学性能。MCrAlY涂层一般用作热障涂层的粘结层，其与表面陶瓷层来一起构成热障涂层。

然而，以CoCrNiAlY涂层为代表的热障涂层体系在高温环境中长时间服役时，由于高温合金基底与CoCrNiAlY涂层在成分、元素浓度方面存在较大差异，以及热生长氧化物(TGO)的形成与生长，CoCrNiAlY涂层与基底、陶瓷层的界面将发生元素互扩散行为，特别是在高温和基底合金添加更多难熔金属元素时，其互扩散速率显著增大，影响其性能，降低涂层体系抗蠕变强度及服役寿命。更关键地是，沉积在高温合金基底上的CoCrNiAlY涂层在高温(＞700℃)环境下使用时存在线性增重现象，如何防止其增重是需要解决的技术难题。

发明内容

本发明目的在于提供一种CoCrNiAlY多层高温防护涂层及其在高温环境中的增重控制方法、制备方法，至少解决涂层在高温(＞700℃)环境下使用时存在线性增重的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下所述技术方案。

一种CoCrNiAlY多层高温防护涂层，其特征在于：它包括在基体表面交替沉积多层CoCrNiAlY层和多层Al层，首层CoCrNiAlY层沉积在基体表面，最外层为Al层，涂层的总厚度为10.1～11μm。

作为本发明的优选方案，每层Al层厚度为0.01～0.03μm，每层CoCrNiAlY层厚度为0.01～0.03μm。

一种前述CoCrNiAlY多层高温防护涂层在高温环境中的增重控制方法，其特征在于：将所述CoCrNiAlY多层高温防护涂层置于750℃的干燥环境中放置60小时，该过程中每隔20小时将涂层取至常温环境中放置1-2分钟，该干燥环境中的氧含量为21±1％，该干燥环境中其余成分为氮气或惰性气体。

一种前述CoCrNiAlY多层高温防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1，预处理：先对基材表面进行喷砂处理，然后进行超声清洗；

步骤2，离子清洗：将真空室内真空度控制为1×10^-3Pa～2×10^-2Pa时，向真空室通入氩气，气压控制在0.1～4.0Pa，将基体加脉冲负偏压在-40～-500V，采用电弧增强气体辉光放电，对基材表面进行辉光放电离子清洗10～120分钟；