一种高温合金表面高温绝缘涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开一种高温合金表面高温绝缘涂层的制备方法，步骤：1)将高温合金基片表面预处理；2)在高温合金基片表面沉积一层Ti金属层；3)在Ti金属层上继续沉积一层Al金属层；4)将高温合金基片表面的Al金属层完全氧化，直至氧化部分Ti金属层；5)选用高温绝缘材料对氧化后的涂层表面进行多次封孔处理，将涂层中的孔洞填充；6)在表面涂层上溅射Al2O3，将表面涂层中剩余的缝隙填充；7)将高温合金基片热处理，使涂层中Al2O3的晶型向α—Al2O3转化。本发明专利技术能以更高的效率制备一种在高温下仍具有较好绝缘性的涂层，结合牢固，且制备工艺更为灵活。

【技术实现步骤摘要】
一种高温合金表面高温绝缘涂层的制备方法
本专利技术涉及表面处理
，特别涉及一种在高温下仍具有良好绝缘性涂层产品的制备方法。
技术介绍
高温合金，通常指在760℃—1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度和良好的抗氧化、抗腐蚀能力，按基体元素主要分为铁基高温合金、镍基高温合金、钴基高温合金三大类。近些年来，随着高温合金在航空航天领域中的不断拓展应用，尤其是镍基高温合金在军民用燃气涡轮机发动机热端部件方面的应用，高温合金的表面处理技术也越来越得到人们的重视，包括表面绝缘性、耐蚀性、耐磨性、隔热性等都是表面处理的技术要求，而在这些要求中，高温下良好的绝缘性又是非常重要的性能之一。氧化铝涂层由于具有耐高温、耐腐蚀、耐磨、绝缘强度高等优点，常被用作金属表面的绝缘层，这其中α-Al2O3又是常温和高温下最稳定的晶型。目前有很多方法都可用于制备该涂层，常用的氧化铝电绝缘涂层加工方法有化学气相沉积、物理气相沉积、溶胶—凝胶法、热氧化法、等离子喷涂等。然而，传统的气相沉积方法制备氧化铝涂层沉积速率慢，且更适宜制备薄膜；溶胶—凝胶法和热氧化法制备较厚的氧化铝涂层耗时时间长，效率低，不适合大批量生产；等离子喷涂虽然可以高速率地制备较厚的氧化铝涂层，但是制备出的氧化铝涂层与基体结合力较差，且表面粗糙、孔洞多。针对上述传统工艺中制备氧化铝涂层的缺点，本专利技术提出了一种高效制备高温绝缘复合氧化铝涂层的方法。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种高温合金表面高温绝缘涂层的制备方法，且该涂层各项性能优良。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种高温合金表面高温绝缘涂层的制备方法，按以下步骤完成：1)将高温合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗干净，烘干；2)采用磁控溅射技术在经过步骤1)处理的高温合金基片表面沉积一层Ti金属层，所得到的Ti金属层厚度为1μm以上；3)在Ti金属层上继续沉积一层Al金属层，所得到的Al金属层厚度为1μm以上；4)将高温合金基片表面Al金属层完全氧化，直至氧化部分Ti金属层；5)选用高温绝缘材料对氧化后的涂层表面进行多次封孔处理，将涂层中的孔洞填充，提高绝缘性；6)采用磁控溅射技术在表面涂层上溅射Al2O3，将表面涂层中剩余的缝隙填充；7)将步骤6)中制备好的高温合金基片放入马弗炉，在1200℃热处理，使涂层中Al2O3的晶型向α—Al2O3转化。优选地，在执行所述步骤2)时，Ti金属层厚度优选为1～100μm。优选地，在执行所述步骤3)时，Al金属层厚度优选为1～100μm。优选地，在执行所述步骤3)时，采用磁控溅射或者热浸镀的方法沉积一层Al金属层。优选地，在执行所述步骤4)时，采用微弧氧化或者阳极氧化的方法对表面的Al金属层进行完全氧化。优选地，在执行所述步骤5)时，选用SiO2溶胶或者Al2O3溶胶作为填充材料。本专利技术中所用的高温合金基片材料为镍基高温合金材料，用来进行封孔的高温绝缘材料选用Al2O3或者SiO2。制备的高温绝缘涂层厚度为2—200μm，涂层主要由氧化铝组成，且氧化铝的晶型基本上都为α—Al2O3，不含有或仅含有少量γ—Al2O3，涂层中的孔洞主要由SiO2溶胶或Al2O3溶胶填充。特别地，本专利技术制备的高温绝缘涂层为一种复合涂层，主要由氧化铝层和下面的氧化钛层组成，涂层中的孔洞和缝隙由Al2O3或者SiO2来填充。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术可高效地在高温合金表面制备一种高温绝缘复合氧化铝涂层，该涂层与基底结合牢固，涂层的厚度易于控制，制备过程灵活性强，并且涂层在高温下具有良好的绝缘性能。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术制备方法的一个具体实施方式的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1，为本专利技术具体实施方式的流程示意图。以下实施例参照该流程进行。实施例1：本实施例中，采用磁控溅射的方法沉积Al金属层，采用微弧氧化的方法将高温合金表面的Al金属层氧化完全，选用SiO2溶胶作为封孔材料。1)将镍基高温合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗干净，并烘干；2)采用磁控溅射技术在经过预处理的高温合金基片表面溅射Ti金属层，所得到的Ti金属层厚度为5μm；3)采用磁控溅射技术在Ti金属层上溅射Al金属层，所得到的Al金属层厚度为14μm；4)采用微弧氧化技术将Al金属层完全微弧氧化，直至微弧氧化Ti金属层3μm，得到大部分晶型为α—Al2O3的表面涂层；5)选用SiO2溶胶对涂层表面进行封孔处理：共旋涂三次SiO2溶胶材料，每次旋涂过后在400℃保温30min进行固化，使SiO2溶胶中的有机溶剂挥发只剩下SiO2，最终将微弧氧化后表面涂层中的孔洞填充；6)采用磁控溅射技术在表面涂层上溅射Al2O3，溅射Al2O3的厚度为2μm，将表面涂层中剩余的缝隙填充；7)将制备好复合氧化铝涂层的高温合金基片放入马弗炉，在1200℃保温2h，使涂层中Al2O3的晶型向α—Al2O3转化。实施例2本实施例中，前面的步骤同实施例1，不同的是这里选用Al2O3溶胶作为封孔材料。1)将镍基高温合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗干净，并烘干；2)采用磁控溅射技术在经过预处理的高温合金基片表面溅射Ti金属层，所得到的Ti金属层厚度为5μm；3)采用磁控溅射技术在Ti金属层上溅射Al金属层，所得到的Al金属层厚度为14μm；4)采用微弧氧化技术将Al金属层完全微弧氧化，直至微弧氧化Ti金属层3μm，得到大部分晶型为α—Al2O3的表面涂层；5)选用Al2O3溶胶对涂层表面进行封孔处理：这里选用纳米氧化铝溶胶，采用旋涂的方式进行封孔，共旋涂三次，每次旋涂过后在500℃保温30min进行固化，使氧化铝溶胶中有机溶剂挥发，刷涂三次完毕后最终在1000℃进行一次性烧结，最终将微弧氧化后表面涂层中的孔洞填充；6)采用磁控溅射技术在表面涂层上溅射Al2O3，溅射Al2O3的厚度为1μm，将表面涂层中剩余的缝隙填充；7)将制备好复合氧化铝涂层的高温合金基片放入马弗炉，在1200℃保温2h，使涂层中Al2O3的晶型向α—Al2O3转化。实施例3本实施例中，采用热浸镀的方法沉积Al金属层，采用阳极氧化的方法将高温合金表面的Al金属层氧化完全，选用SiO2溶胶作为封孔材料。1)将镍基高温合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗干净，并烘干；2)采用磁控溅射技术在经过预处理的高温合金基片表面溅射Ti金属层，所得到的Ti金属层厚度为5μm；3)采用热浸镀的方法在Ti金属层上沉积一层Al金属层，所得到的Al金属层厚度为20μm；4)采用阳极氧化技术将Al金属层完全阳极氧化，直至阳极氧化Ti金属层2μm；5)选用SiO2溶胶对涂层表面进行封孔处理：共旋涂三次SiO2溶胶材料，每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温合金表面高温绝缘涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将高温合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗干净，烘干；2)采用磁控溅射技术在经过步骤1)处理的高温合金基片表面沉积一层Ti金属层，所得到的Ti金属层厚度为1μm以上；3)在Ti金属层上继续沉积一层Al金属层，所得到的Al金属层厚度为1μm以上；4)将高温合金基片表面Al金属层完全氧化，直至氧化部分Ti金属层；5)选用高温绝缘材料对氧化后的涂层表面进行多次封孔处理，将涂层中的孔洞填充，提高绝缘性；6)采用磁控溅射技术在经步骤5)处理后的表面涂层上溅射Al2O3，将表面涂层中剩余的缝隙填充；7)将步骤6)中制备好的高温合金基片放入马弗炉，在800～1200℃热处理，使表面涂层中Al2O3的晶型向α—Al2O3转化。

【技术特征摘要】
1.一种高温合金表面高温绝缘涂层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)将高温合金基片表面打磨平整，并依次用丙酮、酒精、去离子水超声清洗干净，烘干；2)采用磁控溅射技术在经过步骤1)处理的高温合金基片表面沉积一层Ti金属层，所得到的Ti金属层厚度为1μm以上；3)在Ti金属层上继续沉积一层Al金属层，所得到的Al金属层厚度为1μm以上；4)将高温合金基片表面Al金属层完全氧化，直至氧化部分Ti金属层；5)选用高温绝缘材料对氧化后的涂层表面进行多次封孔处理，将涂层中的孔洞填充，提高绝缘性；6)采用磁控溅射技术在经步骤5)处理后的表面涂层上溅射Al2O3，将表面涂层中剩余的缝隙填充；7)将步骤6)中制备好的高温合金基片放入马弗炉，在800～1200℃热处理，使表面涂层中Al2O3的晶型向α—Al2O3转化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛迪，孙云娜，丁桂甫，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31