[發明專利]一種鈦合金表面復合陶瓷涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201210085089.7
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102603301A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 宋天革;宋允翔
• 申請（專利權）人: 無錫職業技術學院
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/622;C04B35/632
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司 32215
• 代理人: 奚勝元

技術領域

?????本發明涉及一種陶瓷復合材料的制備方法，具體的說是一種在鈦合金表面復合的陶瓷涂層TiB₂-SiC-TiC-B₄C（硼化鈦-碳化硅-碳化鈦-碳化硼）的制備方法。

背景技術

????鈦合金具有重量輕、強度高、耐蝕性好等優點，廣泛應用于航空、航天以及民用工業中。但鈦合金表面耐磨性差，高溫抗氧化能力低，目前,?鈦合金的使用溫度一般低于600℃，當溫度超過600℃?時,?鈦合金將在空氣環境中發生氧化反應,?鈦合金在高溫下的氧化和氧脆會嚴重影響了其應用。通過表面改性，在鈦合金表面制備一層耐磨損、抗高溫氧化的涂層，是解決鈦合金高溫抗氧化和耐磨損性差的最有效方法之一。陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等金屬材料無以比擬的優越性，但目前在鈦合金表面所使用的碳化物、氮化物和氧化物等陶瓷涂層材料，具有脆性較高,與基體相容性差,?在高溫和熱循環條件下涂層容易崩裂或剝落等缺點。

發明內容

????本發明的目的是針對上述不足之處提供一種鈦合金表面復合陶瓷涂層的制備方法，該復合陶瓷涂層TiB₂-SiC-TiC-B₄C具有耐磨性好、高溫抗氧化能力強和與基體相容性好的優點，克服了TiB₂陶瓷斷裂韌性較低、高溫抗氧化性能差的缺點。通過在TiB₂陶瓷中添加SiC、B₄C，抑制TiB₂晶粒生長，細化晶粒，顯著提高陶瓷材料的強度、斷裂韌性和耐磨性，同時SiC在高溫下形成的SiO₂玻璃相，附著于覆層表面，可以有效地對覆層表面出現的孔洞進行浸潤和愈合，明顯提高陶瓷涂層高溫抗氧化性。

一種鈦合金表面復合陶瓷涂層的制備方法是采取以下技術方案實現的：一種鈦合金表面復合陶瓷涂層的制備方法包括如下步驟：

1）將平均粒度為61μm的B₄C和SiC陶瓷粉末，按摩爾比1：0.2～1：0.8比例在研缽中混合均勻，制成陶瓷混合粉末；

2）將粘結劑、去離水以及步驟1）中得到的陶瓷混合粉末，按質量比為0.03：1～1.2：1的比例，在研缽中進行充分混合攪拌，制成陶瓷粉末懸濁液；?

3）將步驟2）中制得的陶瓷粉末懸濁液用滴管均勻的涂在4~5mm厚鈦合金的表面上，涂敷厚度為0.8～1.0?mm，并在室溫放置4~8小時，進行干燥，然后放入100℃烘干箱烘干12小時，得到預制陶瓷粉末的鈦合金；

4）將步驟3）制得的預制陶瓷粉末的鈦合金，利用鎢極氬弧進行熔敷，熔覆電流為95A～110A，熔覆速度為7m/h，電弧電壓為18～20V，在電弧熱的作用下，鈦合金與陶瓷粉末發生反應，在鈦合金表面生成TiB₂-SiC-TiC-B₄C復合陶瓷層，即得鈦合金表面復合陶瓷涂層。

所述的鈦合金采用TC4鈦鋁釩合金板。

所述的鈦合金板與陶瓷粉末發生反應的反應式為：3Ti+B₄C+nSiC=2TiB₂+TiC+nSiC。

所述的粘結劑采用白綿糖。

本發明一種鈦合金表面復合陶瓷涂層的制備方法，利用鈦基體與B₄C、SiC的冶金反應，在鈦合金表面生成復合陶瓷TiB₂-SiC-TiC-B₄C涂層，生成的復合陶瓷涂層不僅美觀、連續、均勻，在界面處與鈦基體形成了良好的冶金結合，而且涂層耐磨性好、高溫抗氧化能力強，與鈦合金基體相容性好，結合強度高。

具體實施方式

????以下將結合具體實施例對本發明做進一步說明。

實施例一：

1）將平均粒度為61μm的B₄C和SiC陶瓷粉末，按摩爾比1：0.2比例在研缽中混合均勻，制成陶瓷混合粉末；

2）將粘結劑、去離水以及步驟1）中得到的陶瓷混合粉末，按質量比為0.03：1：1的比例，在研缽中進行充分混合攪拌，制成陶瓷粉末懸濁液；

3）將步驟2）中制得的陶瓷粉末懸濁液用滴管均勻的涂在4~5mm?厚鈦合金的表面上，涂敷厚度為0.8～1.0?mm，并在室溫放置4~8小時，進行干燥，然后放入100℃烘干箱烘干12小時，得到預制陶瓷粉末的鈦合金；