一種高溫合金表面高溫絕緣涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在高溫下仍具有良好絕緣性涂層產(chǎn)品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫合金，通常指在760°C —1500°C以上及一定應(yīng)力條件下長期工作的高溫金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗腐蝕能力，按基體元素主要分為鐵基高溫合金、鎳基高溫合金、鈷基高溫合金三大類。近些年來，隨著高溫合金在航空航天領(lǐng)域中的不斷拓展應(yīng)用，尤其是鎳基高溫合金在軍民用燃?xì)鉁u輪機(jī)發(fā)動機(jī)熱端部件方面的應(yīng)用，高溫合金的表面處理技術(shù)也越來越得到人們的重視，包括表面絕緣性、耐蝕性、耐磨性、隔熱性等都是表面處理的技術(shù)要求，而在這些要求中，高溫下良好的絕緣性又是非常重要的性能之一O
[0003]氧化鋁涂層由于具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨、絕緣強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，常被用作金屬表面的絕緣層，這其中Q-Al2O3又是常溫和高溫下最穩(wěn)定的晶型。目前有很多方法都可用于制備該涂層，常用的氧化鋁電絕緣涂層加工方法有化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、溶膠一凝膠法、熱氧化法、等離子噴涂等。
[0004]然而，傳統(tǒng)的氣相沉積方法制備氧化鋁涂層沉積速率慢，且更適宜制備薄膜；溶膠一凝膠法和熱氧化法制備較厚的氧化鋁涂層耗時時間長，效率低，不適合大批量生產(chǎn)；等離子噴涂雖然可以高速率地制備較厚的氧化鋁涂層，但是制備出的氧化鋁涂層與基體結(jié)合力較差，且表面粗糙、孔洞多。
[0005]針對上述傳統(tǒng)工藝中制備氧化鋁涂層的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種高效制備高溫絕緣復(fù)合氧化鋁涂層的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高溫合金表面高溫絕緣涂層的制備方法，且該涂層各項(xiàng)性能優(yōu)良。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種高溫合金表面高溫絕緣涂層的制備方法，按以下步驟完成:
[0009]I)將高溫合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗干凈，烘干；
[0010]2)采用磁控濺射技術(shù)在經(jīng)過步驟I)處理的高溫合金基片表面沉積一層Ti金屬層，所得到的Ti金屬層厚度為I ym以上；
[0011]3)在Ti金屬層上繼續(xù)沉積一層Al金屬層，所得到的Al金屬層厚度為I μπι以上；
[0012]4)將高溫合金基片表面Al金屬層完全氧化，直至氧化部分Ti金屬層；
[0013]5)選用高溫絕緣材料對氧化后的涂層表面進(jìn)行多次封孔處理，將涂層中的孔洞填充，提尚絕緣性；
[0014]6)采用磁控濺射技術(shù)在表面涂層上濺射Al2O3，將表面涂層中剩余的縫隙填充；
[0015]7)將步驟6)中制備好的高溫合金基片放入馬弗爐，在1200°C熱處理，使涂層中Al2O3的晶型向a—Al2O3轉(zhuǎn)化。
[0016]優(yōu)選地，在執(zhí)行所述步驟2)時，Ti金屬層厚度優(yōu)選為I?100 Um0
[0017]優(yōu)選地，在執(zhí)行所述步驟3)時，Al金屬層厚度優(yōu)選為I?100 μπι。
[0018]優(yōu)選地，在執(zhí)行所述步驟3)時，采用磁控濺射或者熱浸鍍的方法沉積一層Al金屬層O
[0019]優(yōu)選地，在執(zhí)行所述步驟4)時，采用微弧氧化或者陽極氧化的方法對表面的Al金屬層進(jìn)行完全氧化。
[0020]優(yōu)選地，在執(zhí)行所述步驟5)時，選用S12S膠或者Al 203溶膠作為填充材料。
[0021]本發(fā)明中所用的高溫合金基片材料為鎳基高溫合金材料，用來進(jìn)行封孔的高溫絕緣材料選用Al2O3或者S1 2。制備的高溫絕緣涂層厚度為2— 200 μ m，涂層主要由氧化鋁組成，且氧化鋁的晶型基本上都為α — Al2O3，不含有或僅含有少量γ — Al2O3，涂層中的孔洞主要由S12溶膠或Al2O3溶膠填充。特別地，本發(fā)明制備的高溫絕緣涂層為一種復(fù)合涂層，主要由氧化鋁層和下面的氧化鈦層組成，涂層中的孔洞和縫隙由Al2O3或者S1 2來填充。
[0022]與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0023]本發(fā)明可高效地在高溫合金表面制備一種高溫絕緣復(fù)合氧化鋁涂層，該涂層與基底結(jié)合牢固，涂層的厚度易于控制，制備過程靈活性強(qiáng)，并且涂層在高溫下具有良好的絕緣性能。
【附圖說明】
[0024]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯:
[0025]圖1為本發(fā)明制備方法的一個【具體實(shí)施方式】的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]如圖1，為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的流程示意圖。以下實(shí)施例參照該流程進(jìn)行。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]本實(shí)施例中，采用磁控濺射的方法沉積Al金屬層，采用微弧氧化的方法將高溫合金表面的Al金屬層氧化完全，選用S12溶膠作為封孔材料。
[0030]I)將鎳基高溫合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去離子水超聲清洗干凈，并烘干；
[0031]2)采用磁控濺射技術(shù)在經(jīng)過預(yù)處理的高溫合金基片表面濺射Ti金屬層，所得到的Ti金屬層厚度為5 μπι ;
[0032]3)采用磁控濺射技術(shù)在Ti金屬層上濺射Al金屬層，所得到的Al金屬層厚度為14 μ m ；
[0033]4)采用微弧氧化技術(shù)將Al金屬層完全微弧氧化，直至微弧氧化Ti金屬層3 μπι，得到大部分晶型為α — Al2O3的表面涂層；
[0034]5)選用S12S膠對涂層表面進(jìn)行封孔處理:共旋涂三次S12S膠材料，每次旋涂過后在400°C保溫30min進(jìn)行固化，使S12S膠中的有機(jī)溶劑揮發(fā)只剩下S1 2，最終將微弧氧化后表面涂層中的孔洞填充；
[0035]6)采用磁控濺射技術(shù)在表面涂層上濺射Al2O3，濺射Al2O3的厚度為2 μ m，將表面涂層中剩余的縫隙填充；
[003