[發明專利]一種防止鉬及鉬合金氧化的包覆方法

有效

• 申請號: 201410208512.7
• 申請日: 2014-05-16
• 公開（公告）號: CN103949643A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 胡平;王快社;于志濤;楊帆;譚江飛;何歡承;趙葉曼
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B22F3/16
• 分類號: B22F3/16
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明涉及一種合金表面處理的方法，特別涉及一種防止鉬及鉬合金氧化的包覆方法。

背景技術

鉬具有強度大、硬度高、耐磨性和導熱導電性好等特點，鉬合金除具有鉬的特點外，還具有膨脹系數小、耐蝕性能好的優點，常被用作高溫結構材料和功能材料，因而廣泛應用于冶金、機械、石油、化工、國防、航空航天、電子、核工業等諸多領域。但由于鉬及鉬合金在溫度達到400℃時發生氧化，形成MoO₂；在500℃～600℃時迅速氧化成MoO₃揮發。所以鉬的氧化行為影響了其高溫力學性能。

常見的抗氧化涂層有：Ni、Pd、Au、Rh等金屬電鍍涂層；Ni-Cr、Pt、Pt-Rh等包覆涂層；Cr、Cr-Y、Cr-Mn熔鹽電鍍涂層。但Ni與Mo的膨脹系數相差較大，在高溫互擴散出現脆性相，Cr涂層高溫氧化變脆而脫落；貴金屬涂層如Pt、Y等，在溫度超過1400℃與Mo發生互擴散。

采用電鍍、噴涂、熔覆、氣相沉積等涂層工藝，涂層與基體的結合強度低，相容性較差，造成使用過程中涂層開裂甚至脫落，從而影響涂層對基體的抗氧化能力。

發明內容

針對現有防氧化技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提出一種防止鉬及鉬合金氧化的包覆方法。

為了實現上述任務，本發明采用如下的技術解決方案：

一種防止鉬及鉬合金氧化的包覆方法，其特征在于，按照下列步驟進行：

(1)將Al₄SiC₄粉末與HfC粉末按質量分數百分比：Al₄SiC₄：HfC＝(55％～75％)：(25％～45％)混合均勻得到Al₄SiC₄-HfC粉末；

將Al₄SiC₄-HfC粉末與復合粘結劑按體積比1：3～1；2混合，攪拌均勻，配制成粘稠狀的包覆填充料漿；

(2)先將等靜壓柔性包套內放置一個輕質填充塊，使輕質填充塊與等靜壓柔性包套之間有一定的間隙，再將等靜壓柔性包套固定在薄壁塑模支撐裝置上，然后將包覆填充料漿通過注漿口澆注進等靜壓柔性包套的間隙內，在等靜壓柔性包套的壁內形成包覆填充料漿圍成的半封閉腔體；半封閉腔體周圍的包覆填充料層厚度為1mm～3mm；

待等靜壓柔性包套內的包覆填充料漿固化后，撤去輕質填充塊，將鉬及鉬合金粉末裝料至包覆填充料漿所圍成的半封閉腔體內，鉬及鉬合金粉末裝料高度與包覆填充料漿的半封閉腔體的高度相平；之后，再使用包覆填充料漿覆蓋鉬及鉬合金粉料上表面，覆蓋厚度1～3mm，以實現包覆填充料漿對鉬及鉬合金粉體的全封閉包覆；

(3)對等靜壓柔性包套按照常規的方法進行真空處理后，密封，然后進行等靜壓壓制，將壓制成形的鉬及鉬合金坯料經過排膠、燒結及退火，在鉬及鉬合金表面形成一層防止基體氧化的Al₄SiC₄-HfC包覆層。

根據本發明，所述的鉬及鉬合金粉末為純鉬、TZM合金、TZC合金、鉬鑭合金、鉬鈦合金、鉬錸合金或鉬銅合金制備。

所述的復合粘結劑按由下列質量分數的原料配制而成：鈦酸鉀纖維粘結劑：40％～50％，甲基丙烯酸單體熱熔粘結劑：15％～20％，硅氧烷熱熔粘結劑：8％～10％，分散劑：1.0％～2.0％，促凝劑：5％～8％，其余為酒精，原料的質量百分比之和為100％。

本發明通過Al₄SiC₄-HfC包覆鉬及鉬合金，首先在200℃～400℃溫度區間，鉬及鉬合金表面的殘余氧被Al₄SiC₄-HfC中的C還原，生成的CO₂氣體通過孔隙擴散至界面，隨著燒結過程被排出合金體。其次，鉬及鉬合金內部的殘余氧在一般鉬及鉬合金開始發生氧化揮發，并導致性能惡化的溫度區間400℃～1650℃，與包覆填充Al₄SiC₄-HfC中的Al、Si、Hf發生反應，生成氧化物，形成致密的氧化膜。先后在最外層形成Al₂O₃氧化膜，在中間層形成致密的SiO₂及HfO₂氧化層，既消耗掉鉬及鉬合金內部的殘余氧，同時又由于致密氧化膜和氧化層的形成，阻礙環境介質中的氧通過擴散進入鉬及鉬合金基體中，從而防止鉬及鉬合金基體氧化。

本發明與現有技術相比，有如下優點：