01 耐高温氧化涂层

如Ni-20Cr-2AL三元合金稳定的氧化物具有优秀的耐高温氧化能力，其氧化速度取决于中内氧化速度。通常情况，合金中铝含量超过18%才能形成稳定的氧化铝膜，而Ni-20Cr-2AL仅含有2%的铝就可以生成稳定的Al2O3膜。其中Cr起到吸氧作用，抑制氧向合金内部扩散，而从抑制Al2O3内氧化。

在PVD纳米镀膜时，若用溅射工艺镀膜，需考虑镀膜沉积时的分馏效应，合理调配靶材和参数。

氧化初期，同时生成三种金属氧化物。合金中铬活度高与NiO发生置换反应：

3NiO+2Cr=Ni+Cr2O3

这样，合金中形成连续的Cr2O3层。它反过来降低合金/膜界面氧分压，故合金铝含量较低的情况下可形成连续的Al2O3外氧化膜。

Y2O3也是常用的弥散氧化物。

耐高温氧化合金案例：

• 抗热腐蚀性能优良的合金：铬含量需超过15%，如IN738：16Cr-3.4Ti-3.4Al-1.8Mo-2.4W-8.5Co-1.8Ta-0.03Zr-0.007B-0.09C
• 抗高温氧化的高温合金铝含量超过5%，如B1900。

结论参考与《金属高温氧化和热腐蚀》 中国腐蚀与防护学会

02 耐高温硫化涂层

铝基高钼涂层：Al-3Mo-6Si，它的抗高温硫化性能优于纯钼。同时具有良好的抗高温氧化性能。适合在高硫、高氧势中使用。

03 Cr2O3氧化铬、Al2O3氧化铝涂层及弥散稀土氧化效应

Cr2O31000℃以上有挥发性，可能为CrO和CrO2。因此Cr2O3涂层不适合1000℃的环境，在950℃以上反应就十分快速。Cr2O3适用于低氧压，塑变能力强，在高氧压下Cr2O3涂层容易开裂。

Al2O3比Cr2O3更稳定，且无挥发。在1000℃以下存在多种亚稳相，当温度升高则变成刚玉结构的α-Al2O3的稳态，同时体积收缩13%-14%，因此α-Al2O3涂层中产生拉应力，并导致膜开裂与剥落。

由于Al2O3膜生长不是均匀的，在晶粒内仅靠铝向外扩散传质生长，逐步形成界面空洞。界面空洞影响膜的粘附性，在20-50nm营销极小。逐渐长大到临界尺寸，膜字该出剥落。因此，可以加入稀有金属，抑制界面空洞生成，如Y、La，Ce、Th，剂量需高于2×10^15离子/cm2。Y是常用的活性元素。如Ni-15Cr-6AL合金，添加0.14%Y，在1150℃空气中恒温氧化具有优良的抗氧化性能。而无Y则氧化膜剥落严重。

硫化其实也是一种氧化反应，加入Y能抑制S效应。

加入微氧活性元素及稀土氧化物弥散相，对Al2O3、Cr2O3保护膜的粘附性起到明显的改善作用，对降低膜生长速度也很明显。同时使氧化膜晶粒细化，改善膜的塑形变形，缓解内应力。