專利名稱：一種用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用熱噴涂技術(shù)制備新型涂層的技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種用于金屬
間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法。
背景技術(shù)：
Ni3Al基導(dǎo)向葉片材料，具有良好的抗氧化性能，同時持久強(qiáng)度達(dá)到國外一代定向 合金水平，鑄造性能突出。在合金上涂覆高溫防護(hù)涂層，能有效延長熱端部件的使用壽命。 關(guān)于該材料的涂層研究，只有621所開展過研究工作"采用電弧鍍技術(shù)在Ni3Al基合金基 體上制備NiCrAlYSi粘結(jié)層，經(jīng)1150°C， 100h恒溫氧化后，可達(dá)到抗氧化級。120(TC熱沖擊 試驗(經(jīng)3 4min升溫至1200°C，出爐空冷1 2min，冷卻至200 300。C為一個周期) 顯示NiCrAlYSi涂層與IC10合金有更好的結(jié)合力，經(jīng)300個熱循環(huán)周期無剝落"。根據(jù)設(shè) 計性能要求，該種涂層的最佳制備工藝方法為真空電弧鍍工藝，但Ni3Al基導(dǎo)向葉片結(jié)構(gòu)是 三聯(lián)體空心葉片，葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸較大，采用電弧離子鍍的方法制備涂層無法實現(xiàn)工 程應(yīng)用。 用于超音速火焰噴涂的粉末粒度一般為10 45iim，屬于細(xì)粒度粉末，同時噴涂 粒子速度高，熔融充分，形成涂層時變形充分，使得涂層表面粗糙度小。高速火焰噴涂涂層 還具備涂層致密，結(jié)合強(qiáng)度高等特點。但目前該噴涂工藝主要用于噴涂諸如WC/Co、Cr2C3/ NiCr等高硬度的耐磨涂層。對于硬度要求相對較小的金屬類涂層，目前沒有成型的噴涂工 藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了實現(xiàn)高溫防護(hù)涂層良好性能，特提供一種用于金屬間化合物 合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法。 本發(fā)明涉及一種用于金屬間化合物材料三聯(lián)體空心葉片的NiCrAlYSi高溫抗氧
化涂層的制備方法。NiCrAlYSi涂層的最佳制備方法為真空電弧鍍工藝加真空擴(kuò)散工藝，但
葉片的實際結(jié)構(gòu)為三聯(lián)體空心葉片，葉片整體尺寸大、聯(lián)體葉片之間遮擋，真空電弧鍍工藝
無法實施。針對該種葉片結(jié)構(gòu)，采用超音速火焰噴涂加真空擴(kuò)散工藝進(jìn)行涂層制備，使涂層
性能滿足葉片使用要求，提高葉片的抗腐蝕能力，有效地延長熱端部件的使用壽命。 本發(fā)明提供了一種用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征
在于所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法具體為，在Ni^l基導(dǎo)向
葉片上制備的NiCrAlYSi涂層，涂層厚度要求為0. 015 0. 06mm ; 涂層厚度要求薄，采用噴涂粉末為細(xì)粒度粉末，具體采用中科院金屬研究所研 制的NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目 600目，各成分質(zhì)量比為Crl8 23 % 、 A17. 5 12%、Y0. 08 0. 8%、SiO. 2 1.0%，余量為Ni ;噴涂方式采用超音速火焰噴涂。
所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所 的超音速火焰噴涂工藝，具體采用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣流量范圍為:1700 1750SCFH，煤油流量范圍為6. 0 7. OGPH，噴涂距離為350 370mm。 所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述
的超音速火焰噴涂的火焰速度為1500m/s 2000m/s、溫度為2800。C到3200°C 。 超音速火焰噴涂，High Velocity Oxy-fuel，簡寫為HVOF，是20世紀(jì)80年代發(fā)展
起來的一種高速火焰噴涂技術(shù)，具有火焰速度高(可達(dá)1500m/s 2000m/s)、溫度低(約
3000°C )的特點。 本發(fā)明的優(yōu)點 本發(fā)明所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，采用超 音速火焰噴涂工藝方法在Ni3Al基材料導(dǎo)向葉片上制備的NiCrAlYSi涂層達(dá)到的性能 1150°C lOOh恒溫氧化速率小于0. lg/m2h ;120(TC熱沖擊試驗300個熱循環(huán)周期無剝落。 NiCrAlYSi涂層具有良好的高溫抗氧化性能，并且與Ni3Al基體合金具有很好的結(jié)合。該種 工藝方法噴涂工藝簡單可行、生產(chǎn)效率高、適合批量生產(chǎn)，可以廣泛應(yīng)用于Ni^1基合金零 件的高溫抗氧化涂層制備，有效地延長熱端部件的使用壽命，針對該種葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸 較大的特點，采用超音速火焰噴涂加真空擴(kuò)散工藝進(jìn)行涂層制備，使涂層性能滿足葉片使 用要求。
具體實施方式

實施例1 本實施例提供了一種用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特 征在于所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法具體為，在Ni^l基導(dǎo) 向葉片上制備的NiCrAlYSi涂層，涂層厚度要求為0. 015mm ; 涂層厚度要求薄，采用噴涂粉末為細(xì)粒度粉末，具體采用中科院金屬研究所研制 的NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目 600目，各成分質(zhì)量比為Crl8 % 、 A17. 5 % 、 YO. 08%、SiO. 2%，余量為Ni ;噴涂方式采用超音速火焰噴涂。 所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述 的超音速火焰噴涂工藝，具體采用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣 流量范圍為1700SCFH，煤油流量范圍為6. OGPH，噴涂距離為350mm。 所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述 的超音速火焰噴涂的火焰速度為1500m/s、溫度為2S0(TC。
1、涂層制備 利用金屬所研制的噴涂粉末，在Ni3Al基材料試片上采用超音速火焰噴涂加真空 擴(kuò)散工藝進(jìn)行NiCrAlYSi涂層工藝試驗。
2、涂層性能的測試 通過對涂層綜合性能檢測及分析，對涂層制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。需要測定的涂層性 能至少應(yīng)包括金相組織、拉伸結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度、抗氧化性、熱鹽腐蝕、熱沖擊性能等。
3、工程應(yīng)用 設(shè)計噴涂保護(hù)工裝，對實際葉片進(jìn)行噴涂，檢驗涂層制備工藝方法的可行性和穩(wěn) 定性。 實施例2
本實施例提供了一種用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特 征在于所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法具體為，在Ni^l基導(dǎo) 向葉片上制備的NiCrAlYSi涂層，涂層厚度要求為0. 06mm ; 涂層厚度要求薄，采用噴涂粉末為細(xì)粒度粉末，具體采用中科院金屬研究所研制 的NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目 600目，各成分質(zhì)量比為Cr23 % 、 A112 % 、 Y0. 8%、 Sil. 0%，余量為Ni ;噴涂方式采用超音速火焰噴涂。 所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述 的超音速火焰噴涂工藝，具體采用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣 流量范圍為1750SCFH，煤油流量范圍為7. OGPH，噴涂距離為370mm。 所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述 的超音速火焰噴涂的火焰速度為2000m/s、溫度為3200°C。
1、涂層制備 利用金屬所研制的噴涂粉末，在Ni3Al基材料試片上采用超音速火焰噴涂加真空 擴(kuò)散工藝進(jìn)行NiCrAlYSi涂層工藝試驗。
2、涂層性能的測試 通過對涂層綜合性能檢測及分析，對涂層制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。需要測定的涂層性 能至少應(yīng)包括金相組織、拉伸結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度、抗氧化性、熱鹽腐蝕、熱沖擊性能等。
3、工程應(yīng)用 設(shè)計噴涂保護(hù)工裝，對實際葉片進(jìn)行噴涂，檢驗涂層制備工藝方法的可行性和穩(wěn) 定性。 實施例3 本實施例提供了一種用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特 征在于所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法具體為，在Ni^l基導(dǎo) 向葉片上制備的NiCrAlYSi涂層，涂層厚度要求為0. 06mm ; 涂層厚度要求薄，采用噴涂粉末為細(xì)粒度粉末，具體采用中科院金屬研究所研制 的NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目 600目，各成分質(zhì)量比為Cr20 % 、 A110 % 、 Y0.4%、SiO. 5%，余量為Ni ;噴涂方式采用超音速火焰噴涂。 所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述 的超音速火焰噴涂工藝，具體采用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣 流量范圍為1730SCFH，煤油流量范圍為6. 5GPH，噴涂距離為360mm。 所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述 的超音速火焰噴涂的火焰速度為1800m/s、溫度為3000°C。
1、涂層制備 利用金屬所研制的噴涂粉末，在Ni3Al基材料試片上采用超音速火焰噴涂加真空 擴(kuò)散工藝進(jìn)行NiCrAlYSi涂層工藝試驗。
2、涂層性能的測試 通過對涂層綜合性能檢測及分析，對涂層制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。需要測定的涂層性 能至少應(yīng)包括金相組織、拉伸結(jié)合強(qiáng)度、顯微硬度、抗氧化性、熱鹽腐蝕、熱沖擊性能等。
3、工程應(yīng)用
設(shè)計噴涂保護(hù)工裝，對實際葉片進(jìn)行噴涂，檢驗涂層制備工藝方法的可行性和穩(wěn) 定性。
權(quán)利要求
一種用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特征在于所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法具體為，在Ni3Al基導(dǎo)向葉片上制備的NiCrAlYSi涂層，涂層厚度要求為0.015～0.06mm；涂層厚度要求薄，采用噴涂粉末為細(xì)粒度粉末，具體采用NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目～600目，各成分質(zhì)量比為Cr18～23％、Al7.5～12％、Y0.08～0.8％、Si0.2～1.0％，余量為Ni；噴涂方式采用超音速火焰噴涂。
2. 按照權(quán)利要求1所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，其特 征在于所述的超音速火焰噴涂工藝，具體采用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣 體，其中氧氣流量范圍為1700 1750SCFH，煤油流量范圍為6. 0 7. OGPH，噴涂距離為 350 370mm。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法， 其特征在于所述的超音速火焰噴涂的火焰速度為1500m/s 2000m/s、溫度為280(TC到 3200°C。
全文摘要
一種用于金屬間化合物合金的高溫防護(hù)涂層制備工藝方法，具體為，在Ni3Al基導(dǎo)向葉片上制備的NiCrAlYSi涂層，涂層厚度要求為0.015～0.06mm；涂層厚度要求薄，采用噴涂粉末為細(xì)粒度粉末，具體采用NiCrAlYSi合金粉末，各成分質(zhì)量比為Cr18～23％、Al7.5～12％、Y0.08～0.8％、Si0.2～1.0％，余量為Ni；采用超音速火焰噴涂，煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，氧氣流量為1700～1750SCFH，煤油流量為6.0～7.0GPH，噴涂距離為350～370mm。本發(fā)明的優(yōu)點該種工藝方法噴涂工藝簡單可行、生產(chǎn)效率高、適合批量生產(chǎn)，可以廣泛應(yīng)用于Ni3Al基合金零件的高溫抗氧化涂層制備。
文檔編號C23C4/04GK101768712SQ20081019093
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者史鳳嶺, 張佳平, 張凡云, 張尊禮, 李爽, 王璐, 袁福河, 魏明霞, 龔穎勇 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司