[發明專利]一種Ti-Mo-B系三元硼化物涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202111565902.6
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114277421B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 章俊;金維亮;儲少軍;肖賽君;寇倩;葛純濤;龐杰
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明涉及表面涂層制備技術領域，具體涉及一種Ti?Mo?B系三元硼化物涂層及其制備方法，將NaCl和KCl無機鹽混合，球磨至微米級后在其中加入TiB₂納米顆粒，一起放入丙酮液體中超聲分散后，真空加熱，即得含TiB₂納米顆粒的固態混合鹽；將NaCl/KCl/AlCl₃或NaCl/KCl/AlF₃固體無機鹽在惰性氣體下加熱到熔融，將含TiB₂納米顆粒的固態混合鹽與MoO₃粉分別加入熔融無機鹽中，形成含鉬離子以及納米TiB₂的無機熔鹽，穩定后將石墨陽極和待沉積陰極插入坩堝中，通電后同時進行鉬離子的電化學沉積與納米TiB₂電泳沉積，陰極沉積的鉬原子與納米TiB₂反應后得到組織致密且不含脆性第三相的Ti?Mo?B系三元硼化物涂層，整個工藝操作溫度相對現有工藝低、對基體材料自身影響小、工藝過程簡單且能適用于不同形狀的基體材料。

技術領域

本發明涉及表面涂層制備技術領域，具體涉及一種Ti-Mo-B系三元硼化物涂層及其制備方法。

背景技術

三元硼化物陶瓷具有很高的硬度、耐磨性、耐腐蝕性以及抗高溫氧化性，在耐磨涂層、抗高溫氧化涂層(1200℃)以及耐液態金屬腐蝕涂層中有廣泛應用。

目前，三元硼化物陶瓷涂層，包括Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂和WCoB等三元硼化物涂層，主要采用原位反應液相燒結法、放電等離子體燒結法和氬弧熔覆法制備。制備的基本原理是利用金屬與二元硼化物在高溫下反應液相燒結而成，反應溫度一般1200℃～2200℃。原位反應液相燒結法的不足在于：1)金屬與二元硼化物粉在高溫下反應很容易形成脆性的第三相，降低了三元硼化物涂層的力學性能；2)在較高的溫度下基體材料會發生相變、晶粒長大等缺陷，嚴重影響基體材料的力學性能；3)異形基體材料上的曲面和垂直面上的涂層易于流失，不易得到均勻完整的涂層。要使三元硼化物涂層得到更為廣泛的應用，需要尋求一種新的制備方法，在保證涂層基本性能的前提下，該方法要不受零件外形尺寸的約束，同時不會在太高的溫度(1000℃)操作而改變基體的性能。

中國發明專利CN112359395B公開了一種金屬硼化物涂層的制備方法，該方法首次提出采用熔鹽電泳沉積制備過渡金屬硼化物涂層。按照高溫下二元硼化物與相應的金屬反應形成三元硼化物的基本原理，是否可以在高溫熔鹽中施加高于金屬離子析出的電壓，以同時進行納米二元硼化物顆粒的電泳沉積與熔鹽中金屬離子的電化學沉積，在陰極同時沉積的納米二元硼化物顆粒和金屬可反應形成三元硼化物。這種熔鹽電泳與電化學共沉積方法可能為三元硼化物涂層制備提供一種簡單可行的新方法。

鑒于上述缺陷，本發明創作者經過長時間的研究和實踐終于獲得了本發明。

發明內容

本發明的目的在于解決三元硼化物陶瓷涂層現有制備方法存在的不足，如何在保證涂層基本性能的前提下制備三元硼化物陶瓷涂層的問題，提供了一種Ti-Mo-B系三元硼化物涂層及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明公開了一種Ti-Mo-B系三元硼化物涂層的制備方法，包括以下步驟：

S1：制備含TiB2納米顆粒的NaCl和KCl固態混合鹽：

將NaCl和KCl固體無機鹽混合，球磨至微米級后，在球磨好的混合鹽中加入重量為混合鹽總重量40％～60％的平均粒徑為30～100nm的TiB₂顆粒，再加入丙酮液體并超聲分散，然后在真空干燥箱內抽真空加熱，即得含TiB₂納米顆粒的NaCl和KCl固態混合鹽；

S2：無機熔鹽電泳電化學共沉積制備Ti-Mo-B系三元硼化物涂層：