[发明专利]一种钛合金表面抗烧蚀涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料腐蚀与防护领域，特别为钛合金提供了一种抗烧蚀的难熔金属钨防护涂层的制备方法。

背景技术

钛是上世纪五十年代发展起来的一种结构金属，钛合金具有比强度高、韧性和抗蚀性好等特点而被广泛应用于航空航天、军工、建筑、汽车等工业中。然而，高温下抗氧化和耐蚀性很不理想，易烧蚀。表面处理可有效提高钛合金的性能。传统的表面改性处理如渗碳、渗硼和渗氮，存在着处理周期长、工件易变性等缺点；热喷涂技术制备的涂层存在着组织结构疏松、与基体结合较弱等不足；激光束、电子束表面改性因设备复杂、成本高而较少使用。难熔金属钨具有很高的熔点(3410℃)，耐磨耐腐蚀性极强，高温下化学性质稳定。本专利利用气体的化学反应，在钛合金基体表面得到难熔金属钨涂层，该涂层在高温下具有很强的抗烧蚀性能。

发明内容

本发明选用气体间的化学反应，在钛合金基体上生成8～12微米厚的难熔金属钨涂层。化学反应方程式为：WF₆+3H₂→W+6HF。

所用设备有：温度控制柜(要求控温精度高)；加热炉(内设置工件摆放装置，且有畅通的气体流通管道)；尾气吸收装置(采用氢氧化钠水溶液对尾气进行喷淋吸收，可达到环保要求)。

工艺流程：

(1)工件表面预处理。

使用碱水洗去工件表面污物，并用水冲洗干净，之后分别用丙酮和酒精进行超声波清洗，得到洁净表面。

(2)工件入炉。

(3)通高纯Ar排净装置内空气，并检查装置的气密性。

(4)停止通Ar，开始通H₂，加热。

(5)化学反应。

到达设定温度后，通WF₆，进行气体化学反应，同时打开尾气吸收装置，吸收反应副产物HF。根据不同要求，可在钛合金表面得到不同厚度的涂层。

化学反应温度420～480℃，H₂流量为3.2～3.8L/min，WF₆流量为5.2～5.8g/min，升温速度为8～12℃/min，降温速度为10～15℃/min，化学反应时间为25～35min。

(6)降温。

反应结束，关闭WF₆气体，继续通H₂直到室温。出炉，检测。

本专利技术的主要特点

(1)本专利操作简单，整个过程自动控制，易实现工业批量生产；

(2)本专利采用常压下的化学反应，设备简单，投入少，见效快。

(3)本专利适应各种形状、尺寸的钛合金，应用性广；

(4)本专利所得涂层的成分为100％存钨，对钛合金的高温防护作用效果明显。

附图说明：

图1：带有钨涂层的钛合金金相显微照片。

具体实施方式：

将钛合金基体进行表面预处理后，进行化学反应的工艺参数及效果如下：

通过设置合适的化学反应参数，在钛合金基体上形成8～10微米的难熔金属致密钨涂层，能够对钛合金起到很好的防护作用，抗烧蚀温度提高了400℃以上。工艺参数设定为：化学反应温度420～480℃，H₂流量为3.2～3.8L/min，WF₆流量为5.2～5.8g/min，升温速度为8～12℃/min，降温速度为10～15℃/min，反应时间25～35min。