[发明专利]一种钼基复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钼基复合涂层，包括：钼基材，复合于钼基材表面的硅化物底层；复合于所述硅化物底层表面的硅酸盐外层；所述硅化物底层由以下主要组分制备得到：5～12wt％的W，2～7wt％的Cr，0.3～6wt％的B、B₂O₃或B₄C，0.5～7wt％的HfO₂；所述硅酸盐外层由以下主要组分制备得到：3～18wt％的Mo，0.5～5wt％的W，0.5～3wt％的Nb，1～5wt％的HfO₂。本申请还提供了所述钼基复合涂层的制备方法。实验结果表明，本申请的复合涂层在1700℃下可提供100h以上的抗氧化防护，于室温～1800℃热震性能达到1120次、1260次、1211次、1151次。

技术领域

本发明涉及涂层技术领域，尤其涉及一种钼基复合涂层及其制备方法。

背景技术

钼属于难熔金属，具有高熔点和高强度的优点，应用于航空航天、化工、冶金、医疗器械等多个领域。但钼及其合金在高温有氧环境下会发生剧烈的破坏性氧化而失效破坏，严重限制了钼及其合金在高温环境下的使用。在钼、钼合金表面涂覆抗氧化涂层，可以最大程度保有合金力学性能，同时大幅提高钼合金抗氧化温度，是一种经济、有效的防护手段。目前，高温抗氧化涂层包括硅化物涂层、铝化物涂层以及耐热合金涂层等，均能一定程度提高钼的工作温度和抗氧化性能。

申请号为201110383828.6的中国专利介绍了三步原位反应合成法生成涂层的方法，首先在高温下对基材通氮气使其氮化，再经过高温包埋渗硅，最后再高温包埋渗硼，制得一种Mo-N-Si-B系的抗氧化涂层。申请号为201310180081.3的中国专利先对预处理的钼基材表面进行渗钨处理，然后进行氮化处理，最后高温渗硅，得到一种Mo-W-N-Si系硅化物涂层。申请号为201410733680.8的中国专利介绍了一种主要组成为：Al为15～20wt％，Ni为3～5wt％，W为2～3wt％，MoSi₂为1.5～3wt％，Cr为0.5～0.8wt％，余量为Si的抗氧化涂层材料，采用真空料浆法制备。申请号为201410208597.9的中国专利公开了一种Hf-Y氧化物涂层，使用氯氧化铪与氯化钇以适量的比例混合溶于正丙醇溶液，刷涂在钼基材表面，然后置于马弗炉中在400℃左右焙烧，经15～30次刷涂-烧结后形成涂层。申请号为201510441949.X的中国专利公开了采用掺钾钼作为发热体基体材料，对发热体基体表面包埋于硅10～30wt％，硼、铝、铬、钨粉末中的至少一种粉末5～10wt％，余量为氧化铝的反应粉末中进行元素扩散反应制备出涂层钼发热体。

此外，贾中华等使用料浆熔烧法，在钼表面熔烧制备硅化物防护涂层。肖来荣等通过真空烧结法，在钼表面烧结出MoSi₂-ZrB₂涂层。汤德志使用磁控溅射技术，在钼表面制备硅铝涂层。汪异采用大气等离子喷涂法和原位化学气相沉积法在钼表面制备二硅化钼涂层和二硅化钼/硼化钼复合涂层。马小冲等采用料浆法在钼基体上制备ZrO₂和SnO₂玻璃基抗氧化涂层。此外，王亮兵使用双辉离子镀法在钼基体上制备Ir涂层。

上述专利与文献所记载的涂层材料中，包埋法制备涂层对过程要求苛刻，控制难度大；磁控溅射对设备要求较高，经济性差；刷涂-烧结法简单易行，容易控制，但制备的Hf-Y氧化物涂层对基体的保护时间短。双辉离子镀法目前仍处于研究阶段，所制备的Ir涂层成本昂贵，且目前测试寿命仅有60s(2000℃)。如上所述，目前仍缺乏一种可以使用在1600℃以上，具有长寿命、低成本、便于实施和控制的涂层材料及其制备方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种钼基复合涂层，本申请提供的复合涂层使钼基材的工作温度与抗氧化效果大幅度提高。

有鉴于此，本申请提供了一种钼基复合涂层，包括：钼基材，复合于钼基材表面的硅化物底层；复合于所述硅化物底层表面的硅酸盐外层；

所述硅化物底层由以下组分制备得到：