[發明專利]一種基于電子束輻照的三氧化二鋁陶瓷涂層與金屬基體的連接方法

有效

• 申請號: 201911153166.6
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110735115B
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 姜巍;王浪平;王小峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: C23C14/30
• 分類號: C23C14/30;C23C14/16;C23C14/08;C23C14/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種基于電子束輻照的三氧化二鋁陶瓷涂層與金屬基體的連接方法，其特征在于該連接方法是按以下步驟完成的：

一、使用砂紙對GCr15鋼進行打磨，再進行機械拋光，得到表面光亮的GCr15鋼；依次使用石油醚和無水乙醇對表面光亮的GCr15鋼分別超聲清洗，得到去除表面油污的GCr15鋼；

步驟一中所述的超聲清洗的功率為500W，超聲清洗的時間為10min；

二、制備中間連接層：

以Ag-Cu-Ti靶材為蒸鍍靶材，采用電子束蒸鍍氣相沉積方法在去除表面油污的GCr15鋼表面沉積Ag-Cu-Ti層，得到表面含有中間連接層的GCr15鋼；

步驟二中所述的表面含有中間連接層的GCr15鋼上中間連接層的厚度為1.5μm；

步驟二中所述的電子束蒸鍍氣相沉積的工藝參數為：GCr15鋼的溫度為100℃，電子束加速電壓為6kV，電子束束流100mA，真空室的真空度6.0×10^-2Pa，蒸鍍時間為15min；

步驟二中所述的Ag-Cu-Ti靶材的制備方法如下：將Ag粉、Cu粉和Ti粉按照質量比為70:27:3混合均勻，再進行冷壓，得到Ag-Cu-Ti靶材；所述的Ag粉的純度大于99.9%，粒徑為1μm~2μm；所述的Cu粉的粒徑為200目，純度大于99.7%；所述的Ti粉的粒徑為150目，純度大于99.5%；

三、制備陶瓷涂層：

以三氧化二鋁顆粒為蒸鍍靶材，采用電子束蒸鍍氣相沉積方法在表面含有中間連接層的GCr15鋼表面沉積三氧化二鋁陶瓷涂層，得到表面沉積有中間連接層與三氧化二鋁陶瓷涂層的GCr15鋼；

步驟三中所述的電子束蒸鍍氣相沉積的工藝參數為：GCr15鋼的溫度為400℃，電子束加速電壓為8kV，電子束束流100mA，真空室的真空度6.0×10^-2Pa，蒸鍍時間為1h；

步驟三中所述的表面沉積有三氧化二鋁陶瓷涂層的GCr15鋼上三氧化二鋁陶瓷涂層的厚度為1.2μm；

四、電子束輻照：

將表面沉積有中間連接層與三氧化二鋁陶瓷涂層的GCr15鋼進行電子束輻照，得到復合涂層，即完成一種基于電子束輻照的三氧化二鋁陶瓷涂層與金屬基體的連接方法，三氧化二鋁陶瓷涂層與金屬基體的結合力在30N以上；

步驟四中所述的電子束輻照的距離為10cm，電子束輻照的加速電壓為20kV ，電子束輻照的電流為8kA ，電子束輻照的次數為20次，電子束輻照的脈寬為5微秒，電子束輻照的能量密度為5J/cm²，電子束輻照的工作氣壓為6.0×10^-2Pa，電子束輻照的工作氣氛為氬氣氣氛。