[發明專利]一種具有高溫絕緣涂層的鎢基材料及其制備方法在審

申請號：	202010680598.9	申請日：	2020-07-15
公開（公告）號：	CN111996485A	公開（公告）日：	2020-11-27
發明（設計）人：	高鵬	申請（專利權）人：	深圳艾利門特科技有限公司
主分類號：	C23C12/00	分類號：	C23C12/00
代理公司：	深圳市博銳專利事務所 44275	代理人：	張鵬
地址：	518000 廣東省***	國省代碼：	廣東;44
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	一種具有高溫絕緣涂層基材料及制備方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

本發明公開了一種具有高溫絕緣涂層的鎢基材料及其制備方法，屬于高溫絕緣涂層技術領域，該制備方法在采用三步原位合成法在鎢基材料表面制備出(Mo,W)Si₂?Si₃N₄涂層，(Mo,W)Si₂?Si₃N₄涂層在高溫氧化環境中進行氧化后，其表面形成連續、致密的SiO₂膜，達到絕緣的目的；該制備方法制備得到的(Mo,W)Si₂?Si₃N₄高溫絕緣涂層致密性好且與基體熱匹配性好，該制備方法工藝簡化，生產成本低，易于實現工業化生產；表面具有該制備方法制備得到的(Mo,W)Si₂?Si₃N₄?SiO₂高溫絕緣涂層的鎢基材料，電阻率高，具有良好的絕緣性，滿足聚變堆的設計要求。

技術領域

本發明屬于高溫絕緣涂層技術領域，具體涉及一種具有高溫絕緣涂層的鎢基材料及其制備方法。

背景技術

金屬鎢(W)化學性質穩定，具有熔點高、蒸汽壓低、蒸發速度小、不與氫化合、熱導性優良等優點而被選作聚變堆的包層材料，鋰鉛共晶合金具有很高的中子和氚增殖能力，且在較高溫度下具有良好的流動性和熱導性，是國際熱核聚變實驗堆(ITER)實驗包層模塊的設計和研究中理想的增殖劑和冷卻劑。然而，在液態鋰鉛試驗包層的應用中，氫及其同位素在普通包層結構材料中具有相對較高的滲透率，嚴重影響包層的安全性，易造成輻射污染；此外，液態金屬在強磁場中的流動所產生磁流體動力學(MHD)效應，加大了包層運行負荷，帶來安全隱患。目前，研究者們多采用在包層材料上制備絕緣阻氚涂層來減少氫及其同位素滲透的同時盡可能少的消除包層中MHD效應的作用。

包滲法是將待處理材料放在含有涂層元素和鹵化物活化劑的金屬滲箱中，在動態真空或惰性氣體保護的環境下進行熱處理，通過蒸汽遷移和反應擴散形成所需組分和結構的涂層。包滲法制得的涂層均勻平滑，與基體的結合力強，而且該工藝易于操作、成本低廉，適用于各種尺寸和形狀的材料，已被廣泛應用于鎳基合金及鈦合金等高溫材料抗氧化滲層的制備。

現有的Al₂O₃-SiO₂高溫絕緣涂層或WAl₄-AlN-Al₂O₃高溫絕緣涂層，雖然能達到滿足聚變堆的設計要求，但Al₂O₃的熔點較高，在高溫使用的時候，內應力較大，涂層容易開裂、剝落，其服役壽命較短，使用成本較高。SiO₂因其電阻率高達1016Ω·cm，介電強度為106-107V/cm，是一種理想的絕緣涂層材料。使用包滲法，可以使得金屬間化合物(Mo,W)Si₂在1400-1600℃空氣中在其表面形成一層致密、連續的SiO₂層，因此，可在鎢基材料表面施加一層(Mo,W)Si₂涂層，(Mo,W)Si₂氧化后在其表面形成一層連續、致密的SiO₂膜，從而達到電絕緣的目的。然而，鎢與(Mo,W)Si₂的熱膨脹系數相差較大，在高溫循環時(Mo,W)Si₂涂層與鎢基材料易因熱不匹配而產生裂紋，使涂層材料的電絕緣性能下降，限制了(Mo,W)Si₂涂層在鎢基材料上的應用。