[发明专利]一种用于钛合金的Cr2

说明书

本发明一种用于钛合金的Cr₂O₃/Al₂O₃梯度抗氧化涂层及其制备方法，该制备方法包括：对钛合金基体进行打磨，再进行抛光处理，超声清洗；将超声清洗后的钛合金基体在鼓风干燥箱中进行烘干处理；将基体置于磁控溅射仪的样品台上，在靶基座上装上Cr靶，采用直流溅射方式在钛合金表面镀覆Cr金属层；将钛合金基板取出，在表面均匀铺覆一层铝箔；将制备的钛合金基板置于真空炉中，在高温下保温使其完全熔融，均匀涂覆在钛合金基板表面；将钛合金基板在空气中进行氧化处理，得到致密的Cr₂O₃/Al₂O₃涂层。本发明能够提高钛合金基体的抗氧化性能。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种用于钛合金的Cr₂O₃/Al₂O₃梯度抗氧化涂层及其制备方法。

背景技术

钛合金比强度高、密度小，是航空航天和汽车船舶领域的新型高温结构材料。然而钛合金耐高温氧化性差、在超过650℃的高温下抗氧化能力急剧下降等缺陷，使得其应用受到限制，不能满足航空发动机和燃气轮机等热端部件的工作要求。

Al-Cr涂层因其智能型的独特设计成为研究热点，可以利用Al、Cr元素高温氧化后得到的Al₂O₃和Cr₂O₃致密保护膜阻止进一步氧化。目前，Al-Cr涂层的制备主要包括粉末包埋、电弧离子镀、离子液体镀、PVD(Physical Vapor Deposition,物理气相沉积)等工艺。然而，通过这些工艺制备的涂层普遍存在价格昂贵、不适合大件或形状复杂的零部件、涂层不均匀、涂层剥落的问题。

采用磁控溅射工艺与涂覆熔渗相结合的方式制备梯度防氧化涂层，经氧化后可以获得表面平整、致密的Cr₂O₃/Al₂O₃膜层，改善了上述工艺制备膜层的表面粗糙、不均匀、厚度薄等问题，且制备工艺简单、成本低廉，更有利实际应用和大规模生产。

发明内容

本发明提供一种用于钛合金的Cr₂O₃/Al₂O₃梯度抗氧化涂层及其制备方法。该方法以钛合金作为基板，利用Cr作为靶材，先通过磁控溅射法在钛合金表面溅射镀覆Cr金属层，再在其表面铺覆一层铝箔，并通过高温热处理使铝箔熔融后均匀涂覆在表面形成Al层，最后在高温下氧化后得到Cr₂O₃/Al₂O₃涂层，从而提高钛合金基体的抗氧化性能。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种用于钛合金的Cr₂O₃/Al₂O₃梯度抗氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，对钛合金基体进行打磨，再进行抛光处理；

步骤2，将经步骤1得到的钛合金基体依次使用无水乙醇和去离子水进行超声清洗；

步骤3，将经步骤2得到的钛合金基体在鼓风干燥箱中进行烘干处理；

步骤4，将经步骤3得到的基体置于磁控溅射仪的样品台上，在靶基座上装上Cr靶，采用直流溅射方式在钛合金表面镀覆Cr金属层；

步骤5，将经步骤4制备的钛合金基板取出，在表面均匀铺覆一层铝箔；

步骤6，将经步骤5制备的钛合金基板置于真空炉中，在高温下保温使其完全熔融，均匀涂覆在钛合金基板表面；