[发明专利]一种纯钼表面两步包埋硅硼钇抗氧化复合涂层的制备方法

说明书

本发明一种纯钼表面两步包埋硅硼钇抗氧化复合涂层的制备方法，获得的稀土改性复合涂层有效提高了纯钼基体的综合抗氧化性能，同时所采用的分步包埋渗涂层制备方法具有操作简单，成本低且制备的涂层使用寿命更长等特点，本发明制备的复合涂层还具有组织致密、厚度均匀的优点。

技术领域

本发明属于难熔金属表面改性方法技术领域，具体涉及一种纯钼表面两步包埋硅硼钇抗氧化复合涂层的制备方法。

背景技术

难熔金属钼(Mo)具有熔点高、导热性能好和耐腐蚀性好等优良性能，在航空、航天、电子和冶金等行业都具有广阔的应用前景。然而，纯钼在400℃以上的氧化环境中极易被氧化，严重制约了它作为高温材料的使用。因此需要在纯钼金属表面制备抗氧化涂层以适应其在航空航天等高温环境的应用。

MoSi₂是一种道尔顿型金属间化合物，在1900℃以下为C11b型体心正方晶体结构，在1900-2030℃为C40型六方晶体结构。在MoSi₂晶体结构中，原子间的结合既有金属键又有共价键，因此MoSi₂具有金属和陶瓷的双重特性，大量研究表明MoSi₂在1600℃的高温下有良好的抗氧化性能，但是MoSi₂在400-600℃的空气气氛中会出现“Pesting”氧化现象使涂层快速失效，并且MoSi₂和纯钼基体存在热膨胀系数不匹配的问题，导致涂层易剥落从而降低了涂层的使用寿命，这使得MoSi₂的应用受到限制。

近年来研究者通过引入B，Cr，N等元素有效解决了MoSi₂涂层热膨胀系数失配的问题，其中B元素可以与Mo反应生成热膨胀系数较低的MoB，不仅解决了基体与涂层热膨胀系数不匹配的问题，还在氧化过程中阻挡了Si元素向内扩散形成抗氧化性差的贫硅相，并且氧化过程中B元素会向外扩散形成具有流动性的B₂O₃，能够愈合涂层氧化过程中产生的裂纹，因而在钼及钼合金表面保护涂层制备领域应用广泛。但是目前已有的关于钼基体表面Si-B复合涂层的制备方法多为包埋共渗法，虽然共渗涂层解决了MoSi₂的pest氧化问题，并且在1000℃有较好的抗氧化性能，但是在共渗涂层制备过程中，由于MoB和MoSi₂同时生成，当MoB饱和时会固溶析出导致MoSi₂中存在孔洞，使涂层的抗氧化性能下降，因此如何阻碍或减少孔洞的生成以进一步提高Si-B复合涂层的使用寿命及适用温度具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯钼表面两步包埋硅硼钇抗氧化复合涂层的制备方法，能够提高复合涂层的抗氧化性能。

本发明采用的技术方案为，一种纯钼表面两步包埋硅硼钇抗氧化复合涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将纯钼基体预磨，超声波清洗后烘干，得到纯钼试样；

步骤2、制备第一种包埋渗剂，备用；

步骤3、将纯钼试样包埋于装有第一种包埋渗剂的方舟中并将方舟密封，将方舟密封后置于高温管式炉中并通入氩气，控制高温管式炉温度为900-1500℃，保温时间为1-10h，随炉冷却至室温后在纯钼试样表面获得Mo-B-Y涂层；

步骤4、制备第二种包埋渗剂，备用；

步骤5、将获得Mo-B-Y涂层的纯钼基体包埋于装有第二种包埋渗剂的方舟中，将方舟密封后置于高温管式炉中并通入氩气，控制高温管式炉温度为900-1500℃，保温时间为1-10h，随炉冷却至室温后，得到纯钼基体表面获得Mo-Si-B-Y高温抗氧化复合涂层。

本发明的特点还在于：