[發明專利]一種鉬合金表面激光熔覆制備MoSi2

有效

• 申請號: 201811212909.8
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109234728B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 孫順平;顧順;胡益豐;王洪金;張揚
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C23C14/35;C23C14/16;C23C28/04
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 王巍巍

本發明屬于難熔金屬表面激光熔覆技術領域，具體涉及一種鉬合金表面激光熔覆制備MoSi₂涂層的方法。首先在鉬合金表面濺射20～30μm厚度的Si薄層，然后再預置硅化物合金粉末，通過激光掃描將鉬合金、濺射Si薄層、預置硅化物合金粉末結合起來，可得到力學性能優異、且與鉬合金結合良好的MoSi₂涂層。本發明制備的鉬合金表面MoSi₂涂層由于采用磁控濺射Si薄層，隨后通過激光熔覆工藝可以形成Mo?Si元素過渡層，能夠改善鉬合金和MoSi₂涂層之間的結合強度。另一方面，采用激光熔覆工藝在濺射Si薄層的鉬合金表面制備硅化物涂層，涂層組織均勻致密、結合良好，且由于多元合金化作用，可以提高涂層的服役性能。

技術領域

本發明涉及難熔金屬表面激光熔覆技術領域，具體為一種鉬合金表面激光熔覆制備MoSi₂涂層的方法。

背景技術

鉬基合金，其熔點高、熱膨脹系數小、強度大、彈性模量高、導電和導熱性好、抗蝕性強以及高溫力學性能好，在軍事工業、航天技術和能源設備領域已經有廣泛的應用。但是，鉬基合金的高溫抗氧化能力不佳，影響了在高溫條件下的長期有效使用。

目前提高鉬合金高溫氧化性能的方法是添加硅化鉬涂層。MoSi₂是一種典型的高溫合金熱障涂層材料，具有優異的高溫抗氧化性能，在高溫下發生氧化時可形成致密的非晶態SiO₂保護內部金屬不被氧化。

然而，MoSi₂涂層脆性較大，在使用時易于出現應力與裂紋。由于鉬合金和MoSi₂的熱膨脹系數有差異，因而涂層結合力不強，在工程使用中常發生涂層脫落現象。因此，改善鉬合金和MoSi₂涂層之間的結合具有非常重要的現實意義。

發明內容

為改善現有技術中鉬合金MoSi₂涂層在生產工藝、產品性能等方面存在的缺陷以及增強鉬合金和MoSi₂涂層之間的界面結合，本發明在鉬合金和MoSi₂涂層之間濺射一層Si元素薄層，通過隨后的激光掃描工藝使Si元素薄層溶于鉬合金和MoSi₂涂層之間的界面處，可有效改善鉬合金和MoSi₂涂層的結合力，從而減少硅化鉬涂層的脫落現象。

本發明提供的技術方案為一種鉬合金表面MoSi₂涂層的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)對鉬合金薄板進行表面拋光，并清洗、烘干；

(2)通過磁控濺射在步驟(1)獲得的鉬合金薄板上濺射Si薄層；

(3)將含硅合金粉末進行球磨；

(4)將步驟(3)獲得的含硅合金粉末預置在步驟(2)獲得的濺射Si薄層的鉬合金上；

(5)采用激光器對步驟(4)獲得的預置合金粉末的鉬合金進行激光掃描，制成表面MoSi₂涂層。

優選地，步驟(3)所述含硅合金粉末的成分為按質量百分比由以下成分組成Mo 50～60％，Nb 3.5～7.5％，W 3.0～6.0％，Cr 2.5～4.5％， Ti 2.0～3.5％，Al 2.0～5.5％，余量為Si。

優選地，所述Mo、Nb、W、Cr、Ti、Al和Si均以合金粉末的形式加入，各元素粉末純度大于99.5％，顆粒直徑小于4.5μm。

優選地，步驟(2)所述磁控濺射，為使用高純氬氣作為濺射氣體，氬氣氣流量為25～35sccm，氬氣濺射氣壓為0.15～0.35Pa。

優選地，步驟(2)所述的Si薄層的厚度為20～30μm。