專利名稱：一種用于電廠用鋼的防護涂層材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高溫涂層防護領域，特別涉及一種用于電廠用鋼的防護涂層材料及其制備方法。
背景技術：
隨著科學技術的發(fā)展和對能源越來越多的需求，人們對能源及環(huán)境問題引起了極大的關注，從而對節(jié)能減排提出了更高的要求，促使高效率低污染的燃氣輪機電站的發(fā)展，這也對電站的工作溫度和壓力提出更高的要求，對電站用材也提出了更高的要求，但目前的材料很難滿足所有工況條件下的要求，與開發(fā)新的高溫合金相比，涂層技術的研究成本低得多，工藝也現實可行。采用涂層技術能夠彌補單一材料的缺點，為材料在高溫領域的受荷提供了新的解決途徑，電子束物理氣相沉積技術作為涂層的制備方法之一倍受人們青睞，采用此方法所制備的涂層具有涂層表面光滑、厚度可控和晶體結構合理等優(yōu)點。T/P92 鋼是目前和將來廣泛采用的電站用鋼，在某些條件下它很難能夠滿足要求，在其上采用涂層防護體系具有重要的意義，因此本發(fā)明采用電子束物理氣相沉積技術在T/P92基體上制備高溫抗氧化涂層，從而提高起使用性能。為了提高電站部件的抗高溫氧化性，尤其在目前和將來廣泛采用的T/P92鋼，采用涂層防護具有重要的意義，采用NiCoCrAH作為涂層，由于Ni、Co、Cr等元素具有較好的抗高溫抗氧化性能和高溫力學性能，但為了使在一定的溫度區(qū)間降低氧化現象，在涂層中添加Al，由于在高溫條件下，Al氧化生成了 Al2O3，致密的Al2O3具有很好的防護作用，因此NiCoCrAlY被用來做抗高溫防護材料，能夠很好的保護基體免受外界環(huán)境的侵蝕。目前涂層的制備方法有很多，如等離子噴涂和電子束物理氣相沉積等技術，然而電子束物理氣相沉積技術是以電子束作為熱源的一種蒸鍍方法，相對于其他薄膜制備方法，其蒸發(fā)速率高，幾乎可以蒸發(fā)所有的物質，而且沉積得到的涂層與基體的結合力非常好，所獲得的組織為柱狀晶結構。電子束功率易于調節(jié)，束斑尺寸和位置易于控制，有利于精確控制膜厚和均勻性，并且所獲得的涂層具有良好的表面粗糙度，有良好的空氣動力學性能而備受青睞。

發(fā)明內容
針對現有技術不足，本發(fā)明提供了一種用于電廠用鋼的防護涂層材料及其制備方法。一種用于電廠用鋼的防護涂層材料，由Ni、Co、Cr、Al、Y五種元素組成，其中Co的質量分數為179T23%、Cr的質量分數為19°/Γ25%、Α1的質量分數為7% 11%、Y的質量分數為
O.5% 1· 5%，其余為Ni?！N用于電廠用鋼的防護涂層材料的制備方法，其具體步驟如下將Ni、Co、Cr、Al、Y金屬熔煉成合金料棒，其中Co的質量分數為17°/T23%、Cr的質量分數為19°/Γ25%、Al的質量分數為79Tll%、Y的質量分數為O. 5°/Γ . 5%，其余為Ni ;采用電子束物理氣相沉積技術制備涂層，在沉積的過程中，為了減少應力，適當控制沉積速率，使其在O. 3 Mm/mirTl Mm/min之間，為了獲得結合強度較高的涂層，基板溫度控制在8000C "900 °C之間。本發(fā)明的有益效果為采用NiCoCrAH作為防護涂層也可作為熱障涂層的粘結層，由于Ni、Co、Cr等元素具有較好的抗高溫抗氧化性能和高溫力學性能，但為了使在一定的溫度區(qū)間降低氧化現象，在涂層中添加Al，由于在高溫條件下，Al氧化生成了 Al2O3,致密的Al2O3具有很好的防護作用，因此NiC0CrAH被用來做抗高溫防護材料，能夠很好的保護基體免受外界環(huán)境的侵蝕。采用電子束物理氣相沉積技術制備的涂層與基體的結合力非常好，所獲得的組織為柱狀晶結構，可以精確控制膜厚和均勻性，并且所獲得的涂層具有良好的表面粗糙度，有良好的空氣動力學性能而備受青睞，本發(fā)明可應用在電站用鋼和汽車等行業(yè)的金屬材料的防護。
具體實施方式

本發(fā)明提供了一種用于電廠用鋼的防護涂層材料及其制備方法，下面結合具體實施方式
對本發(fā)明做進一步說明。實施例I將Ni、Co、Cr、Al、Y金屬熔煉成Φ68 _，長為200 mm的合金料棒，其中Co的質量分數為20%、Cr的質量分數為22%、Al的質量分數為8%、Y的質量分數為1%，其余為Ni ；放入電子束物理氣相沉積真空室中，將真空室的真空度控制在3 X 10_2 Pa，以O. 5 Mm/min的速率進行沉積，基體材料為T/P92鋼或其它金屬材料，為了獲得更好的結合強度和涂層組織形貌，沉積時基板溫度控制在850 V，涂層厚度控制在60 Mm,將所制備好的試樣冷卻下來之后，放入真空熱處理爐中進行熱處理，其處理工藝為升溫速率為3 °C/min，在3X10_2Pa條件下，1050 °C下保溫4小時，隨爐冷卻之后，即可制成所需要的新型高溫抗氧化侵蝕的涂層。實施例2將Ni、Co、Cr、Al、Y金屬熔煉成Φ68 mm，長為200 mm的合金料棒，其中Co的質量分數為21%、Cr的質量分數為23%、A1的質量分數為9%、Y的質量分數為O. 8%，其余為Ni ’放入電子束物理氣相沉積真空室中，將真空室的真空度控制在3 X 10_2 Pa，以O. 5 Mm/min的速率進行沉積，基體材料為T/P92鋼或其它金屬材料，為了獲得更好的結合強度和涂層組織形貌，沉積時基板溫度控制在900 V，涂層厚度控制在60 Mm,將所制備好的試樣冷卻下來之后，放入真空熱處理爐中進行熱處理，其處理工藝為升溫速率為3 V /min，在3X10_2Pa條件下，1050 °C下保溫4小時，隨爐冷卻之后，即可制成所需要的新型高溫抗氧化侵蝕的涂層。實施例3將Ni、Co、Cr、Al、Y金屬熔煉成Φ68 mm，長為200 mm的合金料棒，其中Co的質量分數為19%、Cr的質量分數為21%、Al的質量分數為8%、Y的質量分數為1%，其余為Ni ’放入電子束物理氣相沉積真空室中，將真空室的真空度控制在3 X 10_2 Pa，以O. 5 Mm/min的速率進行沉積，基體材料為T/P92鋼或其它金屬材料，為了獲得更好的結合強度和涂層組織形貌，沉積時基板溫度控制在850 V，涂層厚度控制在60 Mm,將所制備好的試樣冷卻下來之后，放入真空熱處理爐中進行熱處理，其處理工藝為升溫速率為3 V /min，在3X10_2Pa條件下，1050 °C下保溫4小時，隨爐冷卻之后，即可制成所需要的新型高溫抗氧化侵蝕的涂層。·
權利要求
1.一種用于電廠用鋼的防護涂層材料，其特征在于該材料由Ni、Co、Cr、Al、Y五種元素組成，其中Co的質量分數為179Γ23%、Cr的質量分數為19% 25%、Al的質量分數為7% 11%、Υ的質量分數為O. 5% I. 5%，其余為Ni。
2.一種如權利要求I所述的用于電廠用鋼的防護涂層材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下 將Ni、Co、Cr、Al、Y金屬熔煉成合金料棒，其中Co的質量分數為179T23%、Cr的質量分數為19°/Γ25%、Α1的質量分數為7% 11%、Υ的質量分數為O. 5°/Γ . 5%，其余為Ni ;采用電子束物理氣相沉積技術制備涂層，在沉積的過程中，為了減少應力，適當控制沉積速率，使其在.0.3 Mm/mirTl Mm/min之間，為了獲得結合強度較高的涂層，基板溫度控制在800 °C、00°C之間。
全文摘要
本發(fā)明屬于高溫涂層防護領域，特別涉及一種用于電廠用鋼的防護涂層材料及其制備方法。由Ni、Co、Cr、Al、Y五種元素組成，其中Co的質量分數為17%~23%、Cr的質量分數為19%~25%、Al的質量分數為7%~11%、Y的質量分數為0.5%~1.5%，其余為Ni。通過將Ni、Co、Cr、Al、Y金屬熔煉成合金料棒；采用電子束物理氣相沉積技術制備涂層，在沉積的過程中，為了減少應力，適當控制沉積速率，使其在0.3 μm/min~1 μm/min之間，為了獲得結合強度較高的涂層，基板溫度控制在800 ℃~900 ℃之間。采用本發(fā)明方法所制備的涂層材料能夠很好的保護基體免受外界環(huán)境的侵蝕，涂層與基體的結合力非常好，可以精確控制膜厚和均勻性，具有良好的表面粗糙度和良好的空氣動力學性能。
文檔編號C23C14/16GK102888538SQ201210387588
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月12日 優(yōu)先權日2012年10月12日
發(fā)明者張東博, 毛雪平, 劉娟波 申請人:華北電力大學