[发明专利]一种在单晶高温合金的表面制备铂改性铝化物涂层的方法

说明书

本发明提供一种在单晶高温合金的表面制备铂改性铝化物涂层的方法，包括如下步骤：对单晶高温合金铸态件进行固溶处理，得到固溶处理后的单晶高温合金件；对固溶处理后的单晶高温合金件进行电镀Pt处理，得到表面镀有Pt层的单晶高温合金件；对表面镀有Pt层的单晶高温合金件进行退火处理，得到退火处理后的单晶高温合金件；对退火处理后的单晶高温合金件进行渗铝处理，得到渗铝处理后的单晶高温合金件；对渗铝处理后的单晶高温合金件进行时效处理，得到表面具有铂改性铝化物涂层的单晶高温合金。本发明在简化热处理步骤的基础上，实现了单一(Ni,Pt)Al相结构的涂层的制备，且制备的涂层具有优异的抗高温氧化性。

技术领域

本发明涉及一种单晶高温合金技术领域，特别是涉及一种在单晶高温合金的表面制备铂改性铝化物涂层的方法。

背景技术

镍基单晶高温合金因其具有优良的高温力学性能，而被广泛地应用为先进航空发动机的热端部件。随着航空发动机推重比的不断增加，对热端部件材料的温度要求也不断提高。虽然，镍基单晶高温合金在高温下表现出优异的力学性能，但由于合金中抗高温腐蚀元素(Al、Cr和Si)的含量很低，在苛刻的服役环境中难以在表面形成具有保护性能的氧化膜(如，Al₂O₃、Cr₂O₃和SiO₂)，所以具有较差的抗高温氧化和抗热腐蚀性能。因此，服役过程中，需在单晶高温合金的表面制备耐高温涂层，以提高单晶合金基体的抗高温氧化能力。

对比其他高温防护涂层而言，铝化物扩散涂层在高温氧化过程中生成致密而牢固的Al₂O₃膜，可有效阻碍高温氧化的继续进行，具有优异的抗高温氧化性能。同时Pt元素的添加会促使Al元素发生上坡扩散并且阻碍基体内部难熔元素(W、Mo、Ta等)向涂层中扩散，同时还能引起晶格畸变，使涂层在高温下表现出更高的强度。基于以上优点，铂改性铝化物涂层(Pt-Al 涂层)已经被广泛应用在单晶高温合金技术领域。

目前，在单晶高温合金的表面制备Pt-Al涂层的方法是：电镀Pt后采用包埋法或CVD法气相渗铝。但是，在单晶高温合金的表面制备Pt-Al涂层包括多步热处理工艺，分别是：(1)首先进行单晶高温合金的固溶和多级时效处理，使单晶高温合金基体中得到组织稳定的γ/γ'相结构；(2)然后是电镀Pt后的退火处理，以提高电镀层结合力，同时使镀铂层与基体之间发生一定的互扩散，并使得样品表面Pt浓度降低；(3)最后进行渗Al 后的均匀化热处理，将渗铝过程中产生的一些脆性相转化为力性能较好的β-(Ni，Pt)Al相，使得Pt-Al涂层组织更为均匀。

但是，本申请的发明人认为上述现有的Pt-Al涂层的制备工艺至少存在如下问题：需经过多步热处理工序，每步工序所涉及的参数和影响因素 (如：温度、时间和保护气体等)较为复杂，且制备过程中涉及的设备较多，使得制备时间长、制备成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种在单晶高温合金的表面制备铂改性铝化物涂层的方法，主要目的在于以简单的工艺在单晶高温合金的表面制备出组织结构稳定的铂改性铝化物涂层。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明的实施例提供一种在单晶高温合金的表面制备铂改性铝化物涂层的方法，其包括如下步骤：

固溶处理：对单晶高温合金铸态件进行固溶处理，得到固溶处理后的单晶高温合金件；

电镀处理：对所述固溶处理后的单晶高温合金件进行电镀Pt处理，得到表面镀有Pt层的单晶高温合金件；

退火处理：对所述表面镀有Pt层的单晶高温合金件进行退火处理，得到退火处理后的单晶高温合金件；

渗铝处理：对所述退火处理后的单晶高温合金件进行渗铝处理，得到渗铝处理后的单晶高温合金件；