镍基高温合金材料及其表面涂层的制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115369354A(43)申请公布日2022.11.22(21)申请号202210813640.9C25D5/12(2006.01)(22)申请日2022.07.11C25D5/50(2006.01)C22F1/14(2006.01)(71)申请人广东省科学院新材料研究所C22F1/02(2006.01)地址510650广东省广州市天河区长兴路363号(72)发明人尹斌谭僖毛杰张小锋邓春明邓畅光刘敏(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师任燕妮(51)Int.Cl.C23C10/08(2006.01)C23C10/60(2006.01)C25D3/12(2006.01)C25D3/50(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称镍基高温合金材料及其表面涂层的制备方法和应用(57)摘要本发明公开了镍基高温合金材料及其表面涂层的制备方法和应用，涉及高温防护涂层制备技术领域。镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，包括：使铝均匀渗入镍基合金基体表面的镍铂复合涂层中形成初始γ/γ’双相铂铝涂层；对初始γ/γ’双相铂铝涂层进行激光熔覆表面处理，使γ’相均匀分布在γ相中得到双相γ/γ’铂铝涂层；对双相γ/γ’铂铝涂层进行时效热处理使双相γ/γ’铂铝涂层中γ’相生长至双相γ/γ’铂铝涂层的结构与镍基高温合金基体的结构相近。镍基高温合金材料，采用上述制备方法在镍基高温合金基体表面形成双相γ/γ’铂铝涂层得到。上述镍基高温合金材料具有优异的高温力学性能，可应用于制造航空发动机和燃气轮机。CN115369354ACN115369354A权利要求书1/2页1.一种镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，包括：使铝均匀渗入镍基合金基体表面的镍铂复合涂层中形成初始γ/γ’双相铂铝涂层；对所述初始γ/γ’双相铂铝涂层进行激光熔覆表面处理，使γ’相均匀分布在γ相中得到双相γ/γ’铂铝涂层；对所述双相γ/γ’铂铝涂层进行时效热处理使所述双相γ/γ’铂铝涂层中γ’相生长至所述双相γ/γ’铂铝涂层的结构与所述镍基高温合金基体的结构相近。2.根据权利要求1所述的镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，所述镍基高温合金基体为多晶高温合金或单晶高温合金金。3.根据权利要求1所述的镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，时效热处理为两级，其中一级时效热处理温度为1100～1150℃，时间为1～6h；其中二级时效热处理温度为870～950℃，时间为2～24h；优选地，升温速率小于或等于10℃/min。4.根据权利要求1所述的镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，使铝均匀渗入镍基合金基体表面的镍铂复合涂层中的方式为高温气相渗铝；优选地，高温气相渗铝时，渗剂为质量比1:0.8～1.2的铁铝粉，活化剂为氯化铵，渗铝温度为1000～1100℃，时间为1～6h。5.根据权利要求1～4任一项所述的镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，镍铂复合涂层的制备方法包括：在所述镍基高温合金基体表面依次形成镍层和铂层得到初始涂层；将所述初始涂层进行真空退火使铂分散至镍层中得到镍铂复合涂层；优选地，所述镍层的厚度为5～35μm；所述铂层的厚度为2～8μm；优选地，真空退火的方式为将所述第一初始涂层置于400～650℃下保温2～4h，然后升高温度至1000～1090℃保温1～5h；更优选地，真空退火环境气压小于3×10‑3Pa，升温速率小于或等于10℃/min。6.根据权利要求5所述的镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，在所述镍基高温合金基体表面形成镍层的方式为电镀；优选地，电镀形成镍层的方式包括：以所述镍基高温合金基体为阴极，以纯镍为阳极，通电后在所述镍基高温合金基体表面形成所述镍层；更优选地，电镀的电镀液中含有180～220g/L硫酸镍、8～12g/L氯化镍和35～45g/L硼酸溶液以及0.1～0.6g/L十二烷基硫酸钠，电流密度为1～7A/dm2电镀温度为50～65℃。7.根据权利要求5所述的镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，在所述镍基高温合金基体表面形成铂层的方式为电镀；优选地，电镀形成铂层的方式包括：以表面覆盖有所述镍层的所述镍基高温合金基体为阴极，以纯铂为阳极，通电后在镍层表面形成铂层；更优选地，电镀时电镀液为浓度5～15g/L磷酸氢根四氨合铂溶液，电镀温度为80～96℃，电镀电流为1～3A/dm2，pH值维持在8～10.5内；更优选地，所述阳极为铂网。2CN115369354A权利要求书2/2页8.根据权利要求1所述的镍基高温合金材料表面涂层的制备方法，其特征在于，激光熔覆的功率为100～80