[發明專利]非柱狀晶組織銥涂層的熔鹽電鍍制備方法

有效

• 申請號: 201410034468.2
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103806043A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 白書欣;葉益聰;張虹;朱利安
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: C25D3/66
• 分類號: C25D3/66;C25D5/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明屬于熔鹽電化學和表面處理技術領域，具體涉及一種非柱狀晶組織銥涂層的熔鹽電鍍制備方法。

背景技術

銥的熔點高（2440℃）、飽和蒸汽壓低、氧滲透率低（10^-14g·cm^-1·s^-1），因而具有優良的高溫抗氧化性，是唯一在1600℃以上空氣中仍有很好機械性能的金屬。這些突出的性能決定了銥具有廣泛的用途，尤其是在高溫領域，如導彈巡洋艦渦輪發動機、汽車發動機及其它氣體渦輪發動機的高溫結構件表面，在航空、航天、航海等高技術領域具有極大的應用前景。銥涂層是目前唯一試驗成功的能在1800℃以上使用的抗氧化涂層，美國已成功將其應用于小推力液體火箭發動機推力室內壁作為抗氧化涂層，發動機性能得到了大幅提升。

制備銥涂層的主要方法包括化學氣相沉積、金屬有機化學氣相沉積、磁控濺射、電子束蒸發、雙輝等離子沉積、熔鹽電鍍等。這些方法中，不論是化學氣相沉積、物理氣相沉積還是電鍍，其制備的銥涂層通常都為柱狀晶組織。研究表明，銥涂層的高溫失效機制可能為擴散-氧化過程，即高溫下易氧化的基體元素向銥涂層擴散并到達涂層外表面，當基體元素在涂層外表面的含量超過一定值時，銥涂層抗氧化性能嚴重惡化而失效。進一步研究發現，基體元素在銥涂層中沿晶界擴散的速度遠大于體擴散速度，即晶界為基體元素提供了快速擴散通道。對于柱狀晶組織的銥涂層，其晶界平行于涂層生長方向且貫穿整個涂層，為基體元素在銥涂層中的擴散提供了最短的路徑，造成柱狀晶組織的銥涂層抗氧化性能較差。另一方面，在外應力作用下（如熱循環應力），裂紋易沿柱狀晶的晶界產生和擴展，涂層斷裂韌性較低，銥涂層易沿晶界開裂。相比之下，非柱狀晶組織的銥涂層晶界結構復雜，可以增加基體元素的擴散距離以及裂紋的偏轉路徑，相應的其抗氧化性能和斷裂韌性都會加強。Maury?F等人[Maury?F?et?al.?Iridium?coatings?grown?by?metal–organic?chemical?vapor?deposition?in?a?hot-wall?CVD?reactor.?Surface?and?Coatings?Technology.?2003;?163-164:?208-213.]在其研究中就指出，采用多次變溫沉積可獲得高溫抗氧化性能優良的多層結構銥涂層，但是，該方法操作復雜，涂層組織難以控制。