[發明專利]一種鋁/氧化鋁復合阻氫涂層

在審

• 申請號: 201711439307.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN109957756A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 李帥;何迪;張華;呂琴麗;王樹茂;劉曉鵬;蔣利軍
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青

本發明公開了一種鋁/氧化鋁復合阻氫涂層，該阻氫涂層為形成在金屬基體上的組成為x Al?(1?x)Al₂O₃的單層涂層，其中0＜x＜1。所述金屬基體材質為奧氏體不銹鋼或馬氏體不銹鋼。該阻氫涂層采用物理氣相沉積法制備，優選采用磁控濺射法制備，通過同時濺射鋁靶和氧化鋁靶而獲得所述阻氫涂層。本發明的鋁/氧化鋁復合阻氫涂層與金屬基體的結合為金屬?金屬結合，其結合強度高；較金屬鋁層熱膨脹系數更低，降低了與表層氧化鋁薄膜之間的熱膨脹失配，提高了阻氫涂層的抗冷熱沖擊性能；在表面氧化鋁薄膜破損情況下，可原位生成新的氧化鋁膜層。

技術領域

本發明涉及一種鋁/氧化鋁復合阻氫涂層，屬無機膜材料及應用領域。

背景技術

不銹鋼是涉氫領域常用的結構材料，氫在不銹鋼中的擴散滲透已經成為不可忽視的問題，氫滲透會造成結構材料氫脆，降低材料使用壽命。為了提高不銹鋼的阻氫滲透性能，可以在不銹鋼表面制備一層具備阻氫滲透功能的涂層作為阻氫涂層。近些年來，具有阻氫滲透功能的陶瓷涂層受到普遍關注，例如Al₂O₃、ZrO₂、Cr₂O₃、Er₂O₃、SiC等。其中，Al₂O₃以其優異的阻氫滲透性能成為一種理想的涂層材料。雖然Al₂O₃涂層具有優異的阻氫滲透性能，但是Al₂O₃涂層操作過程可能發生剮蹭剝落，另外，Al₂O₃涂層在冷熱循環過程也易開裂或剝落，進而降低其阻氫滲透性能。

為解決上述問題，CN101469409A、CN101265603A、CN101845645A公布了合金阻氫涂層及制備技術，在不銹鋼基體上由包埋滲鋁、熱噴涂、熱浸鍍、物理氣相沉積、化學氣相沉積等制備Al或FeAl合金層，Al或FeAl合金層在自然氧化或高溫氧化下表面會生成一層氧化鋁薄膜，該氧化鋁薄膜具備阻氫滲透功能。由于該技術方案采用了合金層，合金層對基體不銹鋼為金屬-金屬結合，因此合金層對基體具有良好的結合性能。此外，該合金層還具備一定的自修復能力，當合金層表面氧化鋁薄膜發生破裂或剝離，暴露的合金層表面會發生氧化生成新的氧化鋁薄膜從而達到修復破損膜層的目的。但是，Al或FeAl合金與氧化鋁的熱膨脹系數差異大，表層氧化鋁薄膜在冷熱沖擊下極易發生破裂而剝離，降低了其原有的阻氫滲透性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鋁/氧化鋁復合阻氫涂層，提高阻氫涂層在冷熱沖擊下的結構穩定性，從而提高涂層使用壽命。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋁/氧化鋁復合阻氫涂層，該阻氫涂層為形成在金屬基體上的組成為x Al-(1-x)Al₂O₃的單層涂層，其中0＜x＜1。

其中，所述金屬基體材質為奧氏體不銹鋼或馬氏體不銹鋼。

其中，所述阻氫涂層采用物理氣相沉積法制備；優選采用磁控濺射法制備，通過同時濺射鋁靶和氧化鋁靶而獲得所述阻氫涂層。

與現有技術相比，本發明的鋁/氧化鋁復合阻氫涂層的優點是：

1、本發明的鋁/氧化鋁復合阻氫涂層與金屬基體的結合為金屬-金屬結合，其結合強度高。

2、本發明的鋁/氧化鋁復合阻氫涂層較金屬鋁層熱膨脹系數更低，降低了與表層氧化鋁薄膜之間的熱膨脹失配，提高了阻氫涂層的抗冷熱沖擊性能。

3、本發明的鋁/氧化鋁復合阻氫涂層具備自修復性能，在表面氧化鋁薄膜破損情況下，可原位生成新的氧化鋁膜層。

具體實施方式