通过预先沉积铂-镍层使表面铝化物的方法

摘要

本发明涉及用于在基材(10)上沉积铝化物涂层的方法。该方法包括以下步骤：(a)在所述基材(10)的表面(11)上沉积含有铂和至少35％的镍的层(23)；和(b)在所述层(23)上沉积铝涂层(40)。

说明书

本发明涉及用于在基材上沉积铝化物涂层的方法。

被称为“铝化物涂层”的铝基涂层用于保护在高温和氧化环境中运行的部件的表 面。这种涂层还用作连接至另一个保护涂层的连接层，该保护涂层对所述铝化物涂 层的粘性大于其对部件本身的表面的粘性。

举例来说，可以在航空涡轮喷气发动机，例如飞机发动机中找到这些部件。这 些部件特别是涡轮叶片或喷嘴。

例如，这些部件使用镍基超耐热合金制造。

为在这种超耐热合金上实现铝化物涂层，首先在所述合金，即基材10的表面 11上沉积铂层20。该步骤在图2A中示出。

然后进行热扩散处理，以将超耐热合金10的镍扩散入铂层20，并将铂扩散入 超耐热合金10。该步骤在图2B中示出。该扩散能够将镍带向铂层20的自由表面。 该扩散在高温下，例如1100℃，在真空室中进行2小时。

接着进行热化学铝化物处理，由此在铂层20上沉积铝层40。该步骤在图2C中 示出。在沉积之后，在铝层40中形成PtAl₂化合物，这些PtAl₂化合物分散在铝层 中。扩散步骤是必须的，防止形成大量PtAl₂，大量的PtAl₂会集合在一起，在铝层 40的表面上形成板片，这些板片降低保护的有效性。实际上，由于该扩散步骤，扩 散入铂层20的镍能够扩散入铝层40，在铝层40中形成NiAl化合物60，其减少了 PtAl₂的形成，由此降低在铝层40的表面上形成PtAl₂板片的风险。

这种当前使用的方法的缺陷是铂层的扩散处理费时且昂贵。

本发明的目的是解决该缺陷。

本发明的目的是提出一种用于在基材上沉积铝化物涂层的方法，相对于当前使 用的方法，该方法的成本和所需时间减少。

上述目的能够得以实现归因于该方法包括以下步骤：

(a)在基材的表面上沉积含有铂和至少35％的镍的层；

(b)在上述层上沉积铝涂层。

归功于这些设置，减少了用于沉积铝化物涂层的方法所需的总时间，因为不再 有任何的扩散步骤。此外，降低了用于沉积铝化物涂层的方法的总成本，因为可以 使用已知的廉价方法来沉积含有铂和镍的涂层。

通过阅读对作为非限制性实施例给出的一个实施方式进行的详细描述，可以更 好地理解本发明，且本发明的优势会更加清楚。描述参考以下附图：

-图1A、1B和1C示出了本发明的用于沉积铝化物涂层的方法的步骤；

-图2A、2B和2C示出了现有技术中的用于沉积铝化物涂层的方法的步骤。

如图1A中简略示出，部件被认为是其部分或所有的表面必须由铝化物涂层保 护。该部件由此构成基材10。

含有铂和至少35％的镍的层23沉积在基材10的表面11上。该沉积可以通过 电解来实现，例如，将基材10浸泡在含有铂盐和镍盐的电解池中。

下面描述具体实施方式，其中层23由含有铂的第一层20和含有镍的第二层30 组成。

首先，以公知的方式，例如，通过电解，铂层20(第一层)沉积在基材10的 表面11上(步骤(a)，图1A)。这样，基材10浸泡在含有铂盐的电解池中，所述 基材用作电极(阴极)，电流在该电极和由铂制成的上部电极(阳极)之间通过。然 后铂逐渐沉积在基材上。

举例来说，铂层的厚度可以为5μm至10μm。

可以预先对表面11进行预处理(prepare)，由此铂层20更好地连接在表面11 上。例如，所述预处理包括使表面变得粗糙，由此形成的凸起的部分用作铂层20 的捕获物(catches)。

一般情况下，表面的预处理还可以通过在表面11上沉积层23(由铂层20和镍 层30形成)来实现。

不对铂层20进行扩散处理。

如图1B中简略示出，镍层30(第二层)沉积在铂层20上(步骤(b)，图1B)。

举例来说，该镍层30的沉积可以使用已知的电解方法实现。将被涂覆的部件浸 泡在含有镍盐的电解池中，所述部件用作电极(阴极)，电流在该电极和由镍制成的 另一个电极(阳极)之间通过。然后镍逐渐沉积在部件上。

本发明的方法的优势在于，铂层20的沉积，以及接着镍层30的沉积可以在相 同的设施中连续进行。由此节约了时间。此外，这些沉积可以在低温，大气压力下 实现，比现有技术中使用的扩散处理(图2B所示步骤)更便宜，因为扩散处理必 须在高温真空中进行。

接着铝层40沉积在镍层30上(步骤(c)，图1c)。举例来说，该沉积可以使 用铝化学气相沉积(CVD)实现。涂覆有铂层20和镍层30的基材10放置于室中， 该室中注入有气相铝原子，所述铝原子沉积在镍层30上。该沉积在高温下，例如大 约1100℃，进行6小时。

有利地，在所述室中预先形成真空，例如400mbar和1100mbar。

真空能够改善铝沉积的质量，特别是沉积的均匀性。

由于镍层30的存在，镍原子从镍层30直接扩散入铝层40，在铝层40中形成 NiAl化合物60，其减少了PtAl₂化合物50的形成，由此降低在铝层40的表面上形 成PtAl₂板片的风险。

此外，PtAl₂的形成的减少比现有技术中的方法更加有效，因为更多的镍原子扩 散入铝层40。实际上，在电解沉积的情况下，同铝层40接触的镍层30几乎由100％ 的镍组成。

一般而言，镍层30含有足够的镍，使得由铂层20和镍层30组成的层23(或 含有铂和镍的单层)含有至少35％的镍。

相反，现有技术中，同铝层40接触的层含有铂原子以及镍原子。但是，Ni-Pt-Al 相图显示NiAl化合物更易形成对PtAl₂的危害，因为沉积有铝层40的表面含有多 于35原子(at)％的镍。

此外，不同于现有技术中的方法，不需要基材10含有镍，因为将要扩散入铝层 40的镍来自于沉积在铂层20上的镍层30，铂层20沉积在基材10上。由此，本发 明的方法可以用于任何基材10，而不仅限于镍基超耐热合金。例如，本发明的方法 可以用于任何超耐热合金。

在沉积铝层40之后，可以在其上沉积其它材料，例如，涂覆的部件设计为高温 应用时，其它材料可以为陶瓷热障。