[發明專利]一種在鈦合金零件上制備高純度耐腐蝕鋁涂層的方法

有效

• 申請號: 201010161933.0
• 申請日: 2010-05-04
• 公開（公告）號: CN101892459A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 陳暢子;胡隆偉;詹興剛
• 申請（專利權）人: 貴州航天精工制造有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02;C23C14/58;B08B3/12
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉楠

技術領域

本發明涉及一種在鈦合金零件上制備高純度耐腐蝕鋁涂層的方法，屬于鈦合金零件加工技術領域。

背景技術

鈦合金由于具有重量輕，抗疲勞性能好的特點，所以在航空航天領域廣泛使用鈦合金零件。但由于航空航天飛行器上的零件工作環境復雜，溫度變化范圍大，所以對鈦合金的抗腐蝕性有極嚴格的要求。為了提高鈦合金的抗腐蝕性，同時又不影響鈦合金零件內部的金相組織結構，通常的做法是在300-400℃溫度下在鈦合金零件表面制備一層鋁涂層。鋁涂層的耐腐蝕性能由其厚度和致密度決定，涂層制備溫度由涂覆工藝方法決定。隨著涂層厚度的增加，其阻止外界腐蝕的可能性會加大，但厚度增加會嚴重影響涂層與零件的結合性能，出現涂層的開裂和剝落，同時會提高零件材料的溫度，引起鈦合金零件的組織變化。為了避免該現象的發生，人們研究了各種方法在不同零件上制備鋁涂層，但制備的鋁涂層在厚度、結合力、致密度、涂覆溫度等方面總不能同時滿足鈦合金零件涂覆層的綜合性能要求。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種在鈦合金零件上制備高純度耐腐蝕鋁涂層的方法。該方法通過調整不同的工藝參數而達到調節涂層厚度、致密度、結合力、涂覆溫度等綜合性能，可以在鈦合金零件表面沉積一層綜合性能優良的鋁涂層，以滿足批量鈦合金零件兩面形成的鋁涂層的綜合性能。

本發明是這樣實現的：本發明的一種在鈦合金零件上制備高純度耐腐蝕鋁涂層的方法是按下述步驟對鈦合金零件制備鋁涂層：去除鈦合金零件表面油漬→對鈦合金零件進行氬等離子濺射清洗→在鈦合金零件上沉積鋁涂層。

上述去除鈦合金零件表面油漬是將鈦合金零件置入超聲波清洗設備中20～40分鐘后取出干燥。

上述去除鈦合金零件表面油漬是將鈦合金零件置入超聲波清洗設備中30分鐘后取出干燥。

前述對鈦合金零件進行氬等離子濺射清洗是將鈦合金零件置入大功率中頻磁控濺射設備的真空室內，抽真空至3.6×10 ^-3Pa，通入1～2Pa氬氣，對鈦合金零件進行氬等離子濺射清洗8～12分鐘。

上述對鈦合金零件進行氬等離子濺射清洗是將鈦合金零件置入大功率中頻磁控濺射設備的真空室內，抽真空至3.6×10 ^-3Pa，通入1～2Pa氬氣，對鈦合金零件進行氬等離子濺射清洗10分鐘。

上述氬等離子濺射是在鈦合金零件上施加-1500V的偏壓，使零件與氬氣之間產生輝光放電，由輝光放電形成的氬等離子體對鈦合金零件進行氬等離子體濺射清洗。

前述在鈦合金零件上沉積鋁涂層是將鈦合金零件置入大功率中頻磁控濺射設備的真空室內的同時將99.9%的純鋁也置入真空室作為靶材；對靶材施加8～12A的電流進行預濺射清洗4～6分鐘，除去靶材表面的氧化物等雜質；將氬氣壓強調整至0.5×10 ^-1Pa～6×10^-1Pa，在零件上施加0～-500V的負偏壓，在靶材上施加800V的濺射電壓，在＜200℃的溫度下沉積1～3小時，在鈦合金零件上沉積出厚度為3～12微米的鋁涂層；然后依次關閉靶電源，負偏壓和氬氣流量控制系統。

上述沉積鋁涂層是在將鈦合金零件置入真空室的同時將99.9%的純鋁也置入真空室作為靶材；對靶材施加10A的電流進行預濺射清洗5分鐘，除去靶材表面的氧化物等雜質；將氬氣壓強調整至10 ^-1Pa～6×10^-1Pa，在零件上施加150～500V的負偏壓，在靶材上施加800V的濺射電壓，在180℃的溫度下沉積2.5小時，在鈦合金零件上沉積出厚度為3～5微米的鋁涂層；然后依次關閉靶電源，負偏壓和氬氣流量控制系統。

在上述的沉積鋁涂層步驟之后，再對鈦合金零件進行鉻酸鹽處理得更優異的金黃色高耐腐蝕性鋁涂層；所述的鉻酸鹽處理是將沉積鋁涂層后的鈦合金零件置入30～40℃的鉻酸鹽處理液中浸泡8～12秒后取出。

上述的鉻酸鹽處理是將沉積鋁涂層后的鈦合金零件置入30～40℃的鉻酸鹽處理液中浸泡10秒后取出。