[發(fā)明專利]用于制造層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580036666.5
• 申請(qǐng)日: 2015-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN107027315B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邁克爾·奧沙利文;馬丁·卡特賴因;格哈德·萊希特弗雷德;托馬斯·霍斯普;伯恩哈德·朗;迪特馬爾·施普倫格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 攀時(shí)奧地利公司
• 主分類號(hào): C23C24/04
• 分類號(hào): C23C24/04;B05B7/00;B05B7/14;B05B7/16
• 代理公司: 11112 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張?zhí)焓?張杰

本發(fā)明涉及一種用于制造層或由層構(gòu)成的主體的方法，其中具有>10巴的壓力的工藝氣體在漸縮?漸擴(kuò)噴嘴中被加速，并且由顆粒形成且由Mo、W、Mo基合金或W基合金組成的涂覆材料被注入到所述工藝氣體中。所述顆粒至少部分地以聚集體和/或附聚物形式存在。因此有可能制造致密的層和部件。此外，本發(fā)明包含具有微結(jié)構(gòu)的層和部件，所述微結(jié)構(gòu)包含具有高縱橫比的冷成形晶粒。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造層或由層構(gòu)成的主體的方法，其中提供了由顆粒形成且由鉬(Mo)、鎢(W)、Mo基合金或W基合金組成的涂覆材料，并且還提供了具有>10巴的壓力的工藝氣體，所述工藝氣體在漸縮-漸擴(kuò)噴嘴中被加速，并且所述涂覆材料在漸縮-漸擴(kuò)噴嘴之前、之中或之后被注入到工藝氣體中。本發(fā)明進(jìn)一步涉及具有>10μm的平均層厚度的層或者由層構(gòu)成的主體，所述層或主體含有至少80原子％的Mo和/或W。

背景技術(shù)

其中將具有非常高的動(dòng)能和非常低的熱能的粉末顆粒施加到支撐材料上的涂覆工藝包含在術(shù)語冷氣噴涂(CGS)下。例如在EP 484 533 A1中描述了冷氣噴涂技術(shù)。高壓下的工藝氣體(例如空氣、He、N₂或其混合物)通過漸縮-漸擴(kuò)噴嘴(也稱為超音速噴嘴)而被降壓。典型的噴嘴形狀是拉瓦爾(Laval)噴嘴(或者稱為德拉瓦爾(deLaval)噴嘴)。根據(jù)所使用的工藝氣體，可以實(shí)現(xiàn)例如900m/s(在N₂的情況下)至2500m/s(在He的情況下)的氣體速度。例如，涂覆材料在形成噴槍的一部分的漸縮-漸擴(kuò)噴嘴的最窄橫截面之前被注入到氣流中，通常被加速到300至1200m/s的速度并且被沉積在基材上。

在漸縮-漸擴(kuò)噴嘴之前加熱氣體增加了氣體的流動(dòng)速度，并因此也增加了噴嘴中的氣體膨脹時(shí)的顆粒速度。EP 924 315 A1描述了一種方法，其中氣體在離開氣體緩沖器之后立即在加熱器中被加熱，并且加熱的氣體被進(jìn)料至噴槍。DE102005004117A1描述了一種CGS方法，其中氣體在氣體緩沖器之后并在噴槍處被加熱。為了利用CGS的主要優(yōu)點(diǎn)，即與氣體的低反應(yīng)，通常在冷氣噴涂中采用在室溫至600℃范圍內(nèi)的氣體溫度。

特別地，CGS使得具有立方面心和六方密堆晶格的延展性材料被噴霧形成具有良好粘合性的致密層。層結(jié)構(gòu)由涂覆材料的各個(gè)顆粒以層形式構(gòu)成。涂覆材料對(duì)基材材料的粘合性以及涂覆材料的顆粒之間的內(nèi)聚性對(duì)于CGS層的質(zhì)量是至關(guān)重要的。在基材界面的涂覆材料的區(qū)域中以及還有在涂覆材料的顆粒之間的粘合性原則上是多個(gè)物理和化學(xué)粘合機(jī)制之間的相互作用，并且其部分尚未被全面了解。

發(fā)明內(nèi)容

在文獻(xiàn)中已經(jīng)討論了以下機(jī)制。在一個(gè)模型中，通過由于不同的粘度和由此產(chǎn)生的界面波紋和湍流引起的界面不穩(wěn)定性導(dǎo)致的機(jī)械相互嚙合效果來解釋粘合性。另一個(gè)模型假設(shè)，僅通過將另外的顆粒撞擊到已經(jīng)粘合的顆粒上來產(chǎn)生用于高界面強(qiáng)度的條件。第三模型假設(shè)，首先撞擊到基材上的顆粒通過范德瓦爾斯力粘合到表面上，并且僅僅由于撞擊到先前沉積的顆粒上的另外的顆粒可以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)粘合性。另一個(gè)理論將粘合性歸因于局部化學(xué)反應(yīng)。粘合性還通過在界面處出現(xiàn)的絕熱剪切不穩(wěn)定來解釋。為此目的，顆粒必須在撞擊時(shí)超過臨界速度。當(dāng)絕熱剪切不穩(wěn)定出現(xiàn)時(shí)，變形和由此產(chǎn)生的加熱僅集中在小的區(qū)域中，而周圍區(qū)域沒有被加熱并且也發(fā)生顯著較小的變形。也已經(jīng)討論了晶格取向的影響或者兩個(gè)相鄰晶粒的晶格取向之間的關(guān)系。

對(duì)層的重要要求(例如層粘合性、低孔隙率、高晶界強(qiáng)度和層延展性)通過各種涂覆材料在不同程度上加以滿足。在文獻(xiàn)中普遍存在的一致觀點(diǎn)是：脆性立方體心材料鉬和鎢具有使它們通過冷氣噴涂工藝沉積以得到良好粘合的致密層的特別不利的性質(zhì)分布。

關(guān)于該主題，CN 102615288A描述了通過以下步驟制備自由流動(dòng)的鉬涂覆材料：加入去離子水、聚乙二醇和聚乙烯醇來研磨Mo粉末，然后進(jìn)行離心噴霧造粒，在高溫下燒結(jié)，并且隨后粉碎燒結(jié)的顆粒。CN 102615288A陳述了獲得近似球形、致密和自由流動(dòng)的鉬粉末。盡管通過根據(jù)本專利申請(qǐng)的粉末避免了輸送系統(tǒng)中的堵塞，但是沉積了無法良好粘合的厚且致密的層。