一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法
2023-09-23 07:32:55 1
專利名稱：一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法
技術領域：
本發明涉及利用熱噴塗技術製備新型塗層的技術領域，特別提供了一種用於金屬
間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法。
背景技術：
Ni3Al基導向葉片材料，具有良好的抗氧化性能，同時持久強度達到國外一代定向 合金水平，鑄造性能突出。在合金上塗覆高溫防護塗層，能有效延長熱端部件的使用壽命。 關於該材料的塗層研究，只有621所開展過研究工作"採用電弧鍍技術在Ni3Al基合金基 體上製備NiCrAlYSi粘結層，經1150°C， 100h恆溫氧化後，可達到抗氧化級。120(TC熱衝擊 試驗(經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塗層與IC10合金有更好的結合力，經300個熱循環周期無剝落"。根據設 計性能要求，該種塗層的最佳製備工藝方法為真空電弧鍍工藝，但Ni3Al基導向葉片結構是 三聯體空心葉片，葉片結構複雜且尺寸較大，採用電弧離子鍍的方法製備塗層無法實現工 程應用。 用於超音速火焰噴塗的粉末粒度一般為10 45iim，屬於細粒度粉末，同時噴塗 粒子速度高，熔融充分，形成塗層時變形充分，使得塗層表面粗糙度小。高速火焰噴塗塗層 還具備塗層緻密，結合強度高等特點。但目前該噴塗工藝主要用於噴塗諸如WC/Co、Cr2C3/ NiCr等高硬度的耐磨塗層。對於硬度要求相對較小的金屬類塗層，目前沒有成型的噴塗工 藝。
發明內容
本發明的目的是為了實現高溫防護塗層良好性能，特提供一種用於金屬間化合物 合金的高溫防護塗層製備工藝方法。 本發明涉及一種用於金屬間化合物材料三聯體空心葉片的NiCrAlYSi高溫抗氧
化塗層的製備方法。NiCrAlYSi塗層的最佳製備方法為真空電弧鍍工藝加真空擴散工藝，但
葉片的實際結構為三聯體空心葉片，葉片整體尺寸大、聯體葉片之間遮擋，真空電弧鍍工藝
無法實施。針對該種葉片結構，採用超音速火焰噴塗加真空擴散工藝進行塗層製備，使塗層
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。 本發明提供了一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵
在於所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法具體為，在Ni^l基導向
葉片上製備的NiCrAlYSi塗層，塗層厚度要求為0. 015 0. 06mm ; 塗層厚度要求薄，採用噴塗粉末為細粒度粉末，具體採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，各成分質量比為Crl8 23 % 、 A17. 5 12%、Y0. 08 0. 8%、SiO. 2 1.0%，餘量為Ni ;噴塗方式採用超音速火焰噴塗。
所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所 的超音速火焰噴塗工藝，具體採用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣流量範圍為:1700 1750SCFH，煤油流量範圍為6. 0 7. OGPH，噴塗距離為350 370mm。 所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述
的超音速火焰噴塗的火焰速度為1500m/s 2000m/s、溫度為2800。C到3200°C 。 超音速火焰噴塗，High Velocity Oxy-fuel，簡寫為HVOF，是20世紀80年代發展
起來的一種高速火焰噴塗技術，具有火焰速度高(可達1500m/s 2000m/s)、溫度低(約
3000°C )的特點。 本發明的優點 本發明所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，採用超 音速火焰噴塗工藝方法在Ni3Al基材料導向葉片上製備的NiCrAlYSi塗層達到的性能 1150°C lOOh恆溫氧化速率小於0. lg/m2h ;120(TC熱衝擊試驗300個熱循環周期無剝落。 NiCrAlYSi塗層具有良好的高溫抗氧化性能，並且與Ni3Al基體合金具有很好的結合。該種 工藝方法噴塗工藝簡單可行、生產效率高、適合批量生產，可以廣泛應用於Ni^1基合金零 件的高溫抗氧化塗層製備，有效地延長熱端部件的使用壽命，針對該種葉片結構複雜、尺寸 較大的特點，採用超音速火焰噴塗加真空擴散工藝進行塗層製備，使塗層性能滿足葉片使 用要求。
具體實施方式
實施例1 本實施例提供了一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特 徵在於所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法具體為，在Ni^l基導 向葉片上製備的NiCrAlYSi塗層，塗層厚度要求為0. 015mm ; 塗層厚度要求薄，採用噴塗粉末為細粒度粉末，具體採用中科院金屬研究所研製 的NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目 600目，各成分質量比為Crl8 % 、 A17. 5 % 、 YO. 08%、SiO. 2%，餘量為Ni ;噴塗方式採用超音速火焰噴塗。 所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述 的超音速火焰噴塗工藝，具體採用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣 流量範圍為1700SCFH，煤油流量範圍為6. OGPH，噴塗距離為350mm。 所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述 的超音速火焰噴塗的火焰速度為1500m/s、溫度為2S0(TC。
1、塗層製備 利用金屬所研製的噴塗粉末，在Ni3Al基材料試片上採用超音速火焰噴塗加真空 擴散工藝進行NiCrAlYSi塗層工藝試驗。
2、塗層性能的測試 通過對塗層綜合性能檢測及分析，對塗層製備工藝進行優化。需要測定的塗層性 能至少應包括金相組織、拉伸結合強度、顯微硬度、抗氧化性、熱鹽腐蝕、熱衝擊性能等。
3、工程應用 設計噴塗保護工裝，對實際葉片進行噴塗，檢驗塗層製備工藝方法的可行性和穩 定性。 實施例2
本實施例提供了一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特 徵在於所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法具體為，在Ni^l基導 向葉片上製備的NiCrAlYSi塗層，塗層厚度要求為0. 06mm ; 塗層厚度要求薄，採用噴塗粉末為細粒度粉末，具體採用中科院金屬研究所研製 的NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目 600目，各成分質量比為Cr23 % 、 A112 % 、 Y0. 8%、 Sil. 0%，餘量為Ni ;噴塗方式採用超音速火焰噴塗。 所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述 的超音速火焰噴塗工藝，具體採用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣 流量範圍為1750SCFH，煤油流量範圍為7. OGPH，噴塗距離為370mm。 所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述 的超音速火焰噴塗的火焰速度為2000m/s、溫度為3200°C。
1、塗層製備 利用金屬所研製的噴塗粉末，在Ni3Al基材料試片上採用超音速火焰噴塗加真空 擴散工藝進行NiCrAlYSi塗層工藝試驗。
2、塗層性能的測試 通過對塗層綜合性能檢測及分析，對塗層製備工藝進行優化。需要測定的塗層性 能至少應包括金相組織、拉伸結合強度、顯微硬度、抗氧化性、熱鹽腐蝕、熱衝擊性能等。
3、工程應用 設計噴塗保護工裝，對實際葉片進行噴塗，檢驗塗層製備工藝方法的可行性和穩 定性。 實施例3 本實施例提供了一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特 徵在於所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法具體為，在Ni^l基導 向葉片上製備的NiCrAlYSi塗層，塗層厚度要求為0. 06mm ; 塗層厚度要求薄，採用噴塗粉末為細粒度粉末，具體採用中科院金屬研究所研製 的NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目 600目，各成分質量比為Cr20 % 、 A110 % 、 Y0.4%、SiO. 5%，餘量為Ni ;噴塗方式採用超音速火焰噴塗。 所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述 的超音速火焰噴塗工藝，具體採用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣體，其中氧氣 流量範圍為1730SCFH，煤油流量範圍為6. 5GPH，噴塗距離為360mm。 所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述 的超音速火焰噴塗的火焰速度為1800m/s、溫度為3000°C。
1、塗層製備 利用金屬所研製的噴塗粉末，在Ni3Al基材料試片上採用超音速火焰噴塗加真空 擴散工藝進行NiCrAlYSi塗層工藝試驗。
2、塗層性能的測試 通過對塗層綜合性能檢測及分析，對塗層製備工藝進行優化。需要測定的塗層性 能至少應包括金相組織、拉伸結合強度、顯微硬度、抗氧化性、熱鹽腐蝕、熱衝擊性能等。
3、工程應用
設計噴塗保護工裝，對實際葉片進行噴塗，檢驗塗層製備工藝方法的可行性和穩 定性。
權利要求
一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特徵在於所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法具體為，在Ni3Al基導向葉片上製備的NiCrAlYSi塗層，塗層厚度要求為0.015～0.06mm；塗層厚度要求薄，採用噴塗粉末為細粒度粉末，具體採用NiCrAlYSi合金粉末，其粉末粒度270目～600目，各成分質量比為Cr18～23％、Al7.5～12％、Y0.08～0.8％、Si0.2～1.0％，餘量為Ni；噴塗方式採用超音速火焰噴塗。
2. 按照權利要求1所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，其特 徵在於所述的超音速火焰噴塗工藝，具體採用煤油、氧氣為燃燒源，氬氣作為粉末運輸氣 體，其中氧氣流量範圍為1700 1750SCFH，煤油流量範圍為6. 0 7. OGPH，噴塗距離為 350 370mm。
3. 按照權利要求1或2所述的用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法， 其特徵在於所述的超音速火焰噴塗的火焰速度為1500m/s 2000m/s、溫度為280(TC到 3200°C。
全文摘要
一種用於金屬間化合物合金的高溫防護塗層製備工藝方法，具體為，在Ni3Al基導向葉片上製備的NiCrAlYSi塗層，塗層厚度要求為0.015～0.06mm；塗層厚度要求薄，採用噴塗粉末為細粒度粉末，具體採用NiCrAlYSi合金粉末，各成分質量比為Cr18～23％、Al7.5～12％、Y0.08～0.8％、Si0.2～1.0％，餘量為Ni；採用超音速火焰噴塗，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，噴塗距離為350～370mm。本發明的優點該種工藝方法噴塗工藝簡單可行、生產效率高、適合批量生產，可以廣泛應用於Ni3Al基合金零件的高溫抗氧化塗層製備。
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 優先權日2008年12月31日
發明者史鳳嶺, 張佳平, 張凡雲, 張尊禮, 李爽, 王璐, 袁福河, 魏明霞, 龔穎勇 申請人:瀋陽黎明航空發動機(集團)有限責任公司