[發明專利]一種提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法

有效

• 申請號: 202010932055.1
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN114147169B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 劉恩澤;張沖;鄭志;寧禮奎;佟健;紀慧思;譚政
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22C3/00
• 分類號: B22C3/00;B22C9/04;B22C9/22;C23C14/16;C23C14/32;C23C14/34;C23C16/06;C23C16/40;C23C16/44;C23C16/52;C23C16/56;C23C28/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

1.一種提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法，其特征在于：該方法是在鉬基金屬型芯表面制備涂層過程中，通過優化涂層成分和預氧化技術提高型芯與涂層之間界面的穩定性；該方法具體包括如下步驟：

（1）以純鉬或鉬合金作為金屬型芯基體，采用化學氣相沉積或原位化學氣相沉積工藝在型芯基體上進行硅、鋁元素的共沉積，沉積溫度為900℃-1300℃，沉積時間為2h～30h；沉積結束后以1～15℃/min的降溫速率降溫到800℃，然后關閉加熱系統，隨爐冷卻至室溫，即在基體上形成含鋁硅的復合涂層；進行硅、鋁元素的共沉積時，首先在基體上形成含鋁硅金屬間化合物層，然后再在金屬間化合物層上形成惰性氧化物層；復合涂層的總厚度大于30μm，其中的低熔點相能夠在后期預氧化過程中消失；

（2）預氧化處理：對步驟（1）沉積有涂層的型芯基體進行預氧化處理，處理過程為：先通入空氣或氧氣，流量控制在5~100sscm，然后升溫至1000-1100℃，保溫1h～5h；再以1～15℃/min的升溫速率升溫至1200～1400℃，保溫1～8h；保溫結束后打開真空系統進行抽真空或通入惰性氣體，使爐內氧氣的濃度下降，并關閉加熱系統，隨爐冷卻；

（3）在步驟（2）預氧化處理后的試樣表面沉積高熔點金屬涂層，沉積方式為電弧離子鍍、電鍍、磁控濺射、真空蒸鍍或化學氣相沉積；所述高熔點金屬涂層的熔點高于1600℃。

2.根據權利要求1所述的提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法，其特征在于：步驟（1）中，所述金屬型芯基體在使用前先進行預處理，過程為：先采用240#-800#砂紙進行打磨，然后依次在去離子水和無水酒精中清洗，烘干后備用。

3.根據權利要求1所述的提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法，其特征在于：步驟（1）中，進行硅、鋁元素的共沉積時，由于鋁硅元素的差異，涂層首先形成低熔點Al₈MO₃涂層，然后全部或部分轉化為高熔點硅化物涂層。

4.根據權利要求1所述的提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法，其特征在于：步驟（3）中，所述高熔點金屬涂層為鉻、鉿、銥或鉑涂層。

5.根據權利要求1所述的提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法，其特征在于：步驟（1）中，在型芯基體上進行硅、鋁元素的共沉積時，還同時沉積鉻、鋯、鈦和鎂元素中的一種或幾種。

6.根據權利要求1所述的提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法，其特征在于：步驟（2）中，預氧化之后，在降溫過程中隨爐冷卻至500℃以下取出。

7.根據權利要求1所述的提高金屬型芯涂層界面穩定性的方法，其特征在于：步驟（3）中，沉積的金屬涂層厚度為1μm -20μm。