CN102115872A - 一种在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法，其特点是所述制备方法有溅射前处理、安装基片和溅射成膜等步骤。与现有技术相比，本发明通过磁控溅射工艺实现了在钛合金表面制备Ti-Mo薄膜的目的，通过工艺条件控制可获得厚度1-50μm的薄膜，并且薄膜致密性好，与基体结合力良好，厚度可控，可以在大面积基片上获得厚度均匀的薄膜。本发明制备的涂层在600℃高温时仍然具有很好的抗盐雾腐蚀能力，并且所用的制备方法可以保证批量生产条件下，制备出高质量产品。
Description
技术领域
本发明涉及一种在金属表面真空镀膜方法，特别是涉及一种在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法。
背景技术
钛合金由于比强度高、耐蚀性好而广泛应用于航空发动机零部件中。高推比航空发动机压气机将采用钛合金，但钛合金本身质地较软，耐冲蚀性能较差，在使用过程中，空气中的尘埃和沙粒等在高速气流的作用下将对压气机部件造成严重的冲蚀损坏，从结构上及航空动力学上破坏发动机性能，严重的导致发动机失效。涂覆一定的防护涂层可以提高钛合金的耐磨抗腐蚀性能，延长压气机的使用寿命，提高其工作可靠性。涂覆保护涂层可以采用很多方法，例如渗镀、等离子喷涂、磁控溅射镀膜等。其中，磁控溅射由于具有溅射速率高、被镀工件温升低、膜层附着力好、不污染环境等优点而成为从多涂层制作方法中的佼佼者。
因此，研究开发出合适的高温防护涂层制备工艺是近年来航空发动机涡轮叶片上镀制高温防护涂层研究的热点之一。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述技术问题，通过研究改进，提供了一种新的在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法。该方法采用H-MFD200型高真空多功能薄膜沉积系统，在钛合金表面镀制Ti-Mo薄膜。该方法制备的薄膜致密，与基体结合力良好，涂层厚度可控制，在600℃高温下，具有良好的抗盐雾腐蚀的能力。
本发明给出的这种在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法，其特点是有下列步骤：：
步骤1：溅射前处理
待镀工件经砂纸打磨、抛光，用丙酮超声波清洗10分钟，再用超声波去离子水清洗5分钟，最后用无水乙醇清洗烘干，备用；
步骤2：装炉
将清洗好的工件安装在H-MFD200型高真空多功能薄膜沉积系统真空室内试样台上，确保固定，以防脱落；
步骤3：溅射TiMo层
1)将金属Ti靶、Mo靶置于直流阴极上；
2)关闭真空室，抽真空至1.5×102Pa；
3)真空度达到1.5×102Pa之后，通入Ar气；调节质量流量计的流量，使气压调节到2～5Pa范围内；
4)离子轰击：打开负偏压电源，将负偏压调至500～1000V范围，对工件进行离子轰击辉光清洗，同时启动加热器对待镀工件进行加热；
5)离子清洗完毕后，在150～200℃、0.2～0.4KV电压、0.1～0.75A电流下进行反应磁控溅射，控制溅射时间4～8分钟；
6)溅射完毕即得到TiMo薄膜。
为更好的实现本发明的目的，涂层溅射前对工件表面进行离子清理，即在高能电场作用下，工件表面受到离子轰击，基体材料被带走，发生离子净化和表面活化过程，涂层结合力更强。
为更好的实现本发明的目的，涂层溅射前对工件进行预热，预热温度150℃，预热时间10min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用H-MFD200型高真空多功能薄膜沉积系统，可以在金属表面镀制Ti-Mo复合涂层，涂层致密，涂层厚度可控；
2、由于薄膜中含有50％的Ti元素，与基体钛合金形成钛元素的成分梯度，与基体结合能力更强，弯曲90°薄膜无脱落；
3、采用该发明制备的薄膜，在600℃高温下，具有良好的抗盐雾腐蚀能力。
具体实施方式
实施例1
在TC11金属表面镀制TiMo复合涂层
步骤1：溅射前处理
待镀工件经砂纸打磨、抛光，用丙酮超声波清洗10分钟，再用超声波去离子水清洗5分钟，最后用无水乙醇清洗烘干，备用；
步骤2：装炉
将清洗好的工件安装在H-MFD200型高真空多功能薄膜沉积系统真空室内试样台上，确保固定，以防脱落。
步骤3：溅射TiMo层
1)将金属Ti靶、Mo靶置于直流阴极上；
2)关闭真空室，抽真空至1.5×102Pa；
3)真空度达到1.5×10-2Pa之后，通入Ar气；调节质量流量计的流量，使气压调节到2Pa范围内；
4)离子轰击：打开负偏压电源，将负偏压调至500～1000V范围，对工件进行离子轰击辉光清洗，同时启动加热器对待镀工件进行加热；
5)离子清洗完毕后，在150℃、钛靶：电压0.4KV、Mo靶电压0.5KV、电流0.5A条件下进行反应磁控溅射，控制溅射时间6分钟。
6)溅射完毕即得到TiMo薄膜。
Claims (3)
1.一种在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法，其特征在于有下列步骤：：
步骤1：溅射前处理
待镀工件经砂纸打磨、抛光，用丙酮超声波清洗10分钟，再用超声波去离子水清洗5分钟，最后用无水乙醇清洗烘干，备用；
步骤2：装炉
将清洗好的工件安装在H-MFD200型高真空多功能薄膜沉积系统真空室内试样台上，确保固定，以防脱落；
步骤3：溅射TiMo层
1)将金属Ti靶、Mo靶置于直流阴极上；
2)关闭真空室，抽真空至1.5×102Pa；
3)真空度达到1.5×102Pa之后，通入Ar气；调节质量流量计的流量，使气压调节到2～5Pa范围内；
4)离子轰击：打开负偏压电源，将负偏压调至500～1000V范围，对工件进行离子轰击辉光清洗，同时启动加热器对待镀工件进行加热；
5)离子清洗完毕后，在150～200℃、0.2～0.4KV电压、0.1～0.75A电流下进行反应磁控溅射，控制溅射时间4～8分钟；
6)溅射完毕即得到TiMo薄膜。
2.根据权利要求1所述在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法，其特征在于涂层溅射前对工件表面进行离子清理，即在高能电场作用下，工件表面受到离子轰击，基体材料被带走，发生离子净化和表面活化过程，涂层结合力更强。
3.根据权利要求1所述在钛合金表面磁控溅射TiMo薄膜的制备方法，其特征在于涂层溅射前对工件进行预热，预热温度150℃，预热时间10min。
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