CN104674218B - 一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，该方法为：一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；二、将表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体进行真空热处理，在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层。本发明能够在钛基体表面制备得到由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成的高温抗氧化复合涂层，该高温抗氧化复合涂层结构连续致密，无孔洞缺陷，且高温抗氧化复合涂层的表层具有Al2O3膜，该层膜能够阻挡氧元素向钛基体内扩散，提高钛基体的高温抗氧化能力。

Description

一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法
技术领域
本发明属于材料表面处理技术领域，具体涉及一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法。
背景技术
钛及钛合金具有高的比强度、良好的耐蚀性、耐热性、低温力学性能以及无磁性等特性，已被广泛应用于航空航天、舰船、化工、汽车、生物医学、日用品等领域。但是，钛及钛合金的高温抗氧化性差，在高温条件下易发生氧化和氧脆，不仅破坏零件的表面，而且对其性能产生严重的影响，已成为制约其应用的主要因素。
为克服上述问题，人们通常采用表面改性技术来改善钛及钛合金的高温抗氧化性能。研究表明，在钛或钛合金表面添加含有Al元素的抗氧化涂层，能够在高温氧化过程中形成致密的Al2O3膜阻挡层，有效地阻挡氧元素进入钛基体，提高钛基体的抗氧化性能。人们通常采用粉末包渗或化学气相沉积等方法在钛基体表面沉积一层含铝的涂层，再通过热扩散等方法来制备含氧化铝的抗氧化涂层，这种方法扩散时间长，同时在沉积金属铝涂层时会引入其它金属元素，引起界面反应，直接影响涂层的性能。为了改善上述方法的弊端，专利“一种在钛合金表面低温下形成无裂纹扩散铝涂层的方法(ZL200610047749.7)”中在钛合金表面采用电弧离子镀技术沉积含有Y、Cr等元素的铝涂层，再通过温度为550℃～650℃，时间为12h～48h的低温扩散，形成了无裂纹的扩散铝涂层，在γ-TiAl钛合金表面制备的该涂层具有900℃条件下300h的恒温抗氧化性能和200次的循环抗氧化性能，在Ti22Al26Nb钛合金表面制备的该涂层具有800℃条件下300h的恒温抗氧化性能和200次的循环抗氧化性能；专利“一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的氧化物梯度涂层及其制备方法(ZL201210216709.6)”中介绍了通过双层辉光等离子表面冶金技术在TC4和TC11钛合金表面渗入以Al-Cr-Ni为靶材的合金化层，再对Al-Cr-Ni合金化层进行离子渗氧处理，在钛合金表面形成的复合涂层由表层为A12O3、Cr2O3和NiO2组成的氧化层，中间层为Al-Cr-Ni合金层以及底层为基体与Al-Cr-Ni-Ti形成的互扩散层构成，该复合涂层在850℃温度条件下具有100h的恒温抗氧化性能；专利“钛合金微弧氧化涂层的制备方法(ZL200910308780.5)”介绍了一种钛合金表面微弧氧化涂层的制备方法，该方法能够在钛合金表面形成了一层由钛基体与氧原位反应生成的氧化钛陶瓷层，从而有效地克服了钛合金在600～800℃氧化时氧化膜容易断裂的问题。
现有技术的方法中，虽然都在钛或钛合金表面形成了含铝的抗氧化涂层，提高了钛或钛合金的高温抗氧化性能，但是普遍存在制备工艺繁琐，制备周期长，抗氧化涂层易脱落且对钛或钛合金高温抗氧化性能的提高有限等缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，该方法可在钛基体表面制备得到由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成的高温抗氧化复合涂层，工艺过程简单，得到的高温抗氧化复合涂层结构连续致密，无孔洞缺陷，该高温抗氧化复合涂层与钛基体呈冶金结合，连接紧密，且高温抗氧化复合涂层的表层具有Al2O3膜，能够阻挡氧元素向钛基体内扩散，提高了钛基体的高温抗氧化能力。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；所述钛基体为钛或钛合金，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为1μm～10μm，所述铝涂层的厚度为10μm～50μm；
步骤二、将步骤一中表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体置于真空热处理炉中进行真空热处理，具体过程为：在真空度为1×10-4Pa～1×10-2Pa的条件下对真空热处理炉进行升温，待炉内温度升至400℃～650℃后保温5h～24h，待炉内温度升至700℃～1000℃后保温2h～7h，随炉冷却至室温后在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层，所述高温抗氧化复合涂层是指耐温700℃以上的抗氧化复合涂层。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中氧化所述钛基体的方法为大气氧化、阳极氧化或微弧氧化。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述微弧氧化的具体工艺过程为：以水为溶剂配制硅酸盐体系电解液，然后将待氧化的钛基体置于所述硅酸盐体系电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为300Hz～400Hz，占空比为10％～20％，在电压为450V～500V的条件下恒压处理5min～10min；每升所述硅酸盐体系电解液中含硅酸钠20g～40g，氢氧化钠2g～6g，柠檬酸钠5g～6g。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中沉积所述金属铝的方法为电子束蒸发沉积、真空磁控溅射沉积或真空电弧离子镀沉积。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述电子束蒸发沉积选用的靶材为质量纯度不低于99.99％的铝，所述电子束蒸发沉积的具体工艺参数为：靶材的蒸发电流为0.8A～1.2A，钛基体的加热电流为0.2A～0.4A，真空室的真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10-4Pa，沉积时间为24min～40min。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述二氧化钛陶瓷层的厚度为3μm～7μm。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为5μm。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中所述铝涂层的厚度为20μm～40μm。
上述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述铝涂层的厚度为30μm。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明可在钛基体表面制备得到由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成的高温抗氧化复合涂层，工艺过程简单，得到的高温抗氧化复合涂层结构连续致密，无孔洞缺陷，该高温抗氧化复合涂层与钛基体呈冶金结合，连接紧密，且高温抗氧化复合涂层的表层具有Al2O3膜，能够阻挡氧元素向钛基体内扩散，提高了钛基体的高温抗氧化能力。
2、本发明在真空热处理的工艺过程中，较低温度(400℃～650℃)时铝向二氧化钛陶瓷层中扩散，进一步不断向钛基体方向迁移，并有少量铝穿过二氧化钛陶瓷层与钛基体内的钛发生反应，形成以Ti3Al和TiAl为主的金属间化合物，相应的有少量的铝滞留在二氧化钛陶瓷层中，且表面活性大的铝会与真空气氛中残余的氧发生反应形成Al2O3膜，这样原始制备的铝涂层不断减薄，继续升高温度至700℃～1000℃时，Al2O3膜的厚度会缓慢增加，同时铝涂层中的铝继续不断地向钛基体方向迁移，并能够将与其毗邻的二氧化钛陶瓷层中的氧剥夺，发生扩散反应(Al+TiO2→TiAl3+Al2O3，Al+TiO2→TiAl+Al2O3)，在钛基体表面形成依次以金属间化合物TiAl为主，少量Al2O3和TiO2弥散分布的涂层和以金属间化合物TiAl3为主，少量Al2O3和TiO2弥散分布的涂层，此外，部分扩散入钛基体的铝会与钛发生反应形成金属间化合物Ti3Al，随着反应的进行，铝涂层不断地减薄直至完全消失，在钛基体表面得到由金属间化合物(Ti3Al、TiAl和TiAl3)和氧化物陶瓷(Al2O3和TiO2)组成的高温抗氧化复合涂层，该高温抗氧化复合涂层的表层具有Al2O3膜，能够阻挡氧原子进入钛基体内，提高钛基体的高温抗氧化性能，并且该高温抗氧化复合涂层内Ti元素浓度和Al元素浓度均呈梯度变化，致使相邻层之间的热膨胀系数梯度递减，这也使得该高温抗氧化复合涂层具有良好的热匹配性能，保障了涂层在服役工程中的热稳定性，有利于延长涂层的服役寿命。
3、本发明能够在钛基体表面得到层次分明、结构致密、界面连续和元素浓度梯度变化的高温抗氧化复合涂层，该高温抗氧化复合涂层能够有效提高钛基体的高温抗氧化性能，工艺过程简单，易于操作，且对钛基体有较好的适应性。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的高温抗氧化复合涂层的截面SEM照片。
图2为沿图1中直线a方向扫描后得到的高温抗氧化复合涂层的截面EDS线扫描分析图。
图3为本发明实施例1制备的高温抗氧化复合涂层的表面XRD衍射图谱。
图4为本发明实施例1制备的高温抗氧化复合涂层的表面SEM照片。
图5为图4中区域A的EDS图谱。
具体实施方式
实施例1
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；所述钛基体为纯钛TA2，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为5μm，所述铝涂层的厚度为30μm；氧化所述钛基体的方法为微弧氧化，所述微弧氧化的具体工艺过程为：以水为溶剂配制硅酸盐体系电解液，然后将待氧化的钛基体置于所述硅酸盐体系电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为350Hz，占空比为10％，在电压为480V的条件下恒压处理5min；每升所述硅酸盐体系电解液中含硅酸钠30g，氢氧化钠4g，柠檬酸钠5.5g；沉积所述金属铝的方法为电子束蒸发沉积，所述电子束蒸发沉积选用的靶材为质量纯度为99.99％的铝，所述电子束蒸发沉积的具体工艺参数为：靶材的蒸发电流为1.0A，钛基体的加热电流为0.3A，真空室的真空度为3.0×10-4Pa，沉积时间为24min；
步骤二、将步骤一中表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体置于真空热处理炉中进行真空热处理，具体过程为：在真空度为1×10-3的条件下对真空热处理炉进行升温，待炉内温度升至500℃后保温10h，待炉内温度升至800℃后保温5h，随炉冷却至室温后在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层。
从图1中可以看出，纯钛TA2表面形成了具有多层结构(包括图1中所示的第I层、第II层和第III层)的高温抗氧化复合涂层，且涂层结构致密、层次分明、界面连续、与基体连接紧密，结合图1和图2可以看出，高温抗氧化复合涂层中的Ti元素浓度和Al元素浓度由外向内均呈梯度过渡，Al元素浓度沿高温抗氧化复合涂层深度方向逐渐连续下降，Ti元素浓度沿高温抗氧化复合涂层深度方向逐渐上升，且梯度过渡期间Al元素浓度和Ti元素浓度均无成分突变点，实现了高温抗氧化复合涂层与钛基体的冶金结合，这也使高温抗氧化复合涂层内相邻层之间的热膨胀系数梯度递减，能够降低在高温服役过程中涂层内各元素的互扩散行为，同时使得该高温抗氧化复合涂层具有良好的热匹配性能，保障了高温抗氧化复合涂层在服役工程中的热稳定性，有利于延长涂层的服役寿命，另外，在距离高温抗氧化复合涂层表面约2μm处，发现有一定量的氧元素，说明高温抗氧化复合涂层表面处有氧化物存在；对实施例1制备的高温抗氧化复合涂层进行截面EDS点扫描分析，分析结果见表1：
表1EDS点扫描分析结果
从表1中可以看出，图1中高温抗氧化复合涂层第I层的Ti和Al的摩尔比约为1:3，第II层的Ti和Al的摩尔比约为1:1，第III层的Ti和Al的摩尔比约为3:1，由此可以推断出，高温抗氧化复合涂层第I层以TiAl3相为主，第II层以TiAl相为主，第III层以Ti3Al相为主，这与理论上的分析是一致的。
从图3中可以看出实施例1制备的高温抗氧化复合涂层的物相主要有TiAl3，TiAl，Al2O3和TiO2，说明该涂层主要由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成，表面XRD衍射图谱分析与理论上的分析也是一致的(由于第III层的Ti3Al相处于相对较内的层，所以未被检测到)。
从图4中可以看出，实施例1制备的高温抗氧化复合涂层表面为致密的颗粒状堆积物，结构密实紧凑，对该涂层中选定区域A表面进行EDS分析，分析结果见表2：
表2EDS分析结果
元素 原子百分比(％)
O 60.67
Al 39.33
结合图5和表2可以看出，实施例1制备的高温抗氧化复合涂层的表层具有一层铝的氧化物膜，且根据Al与O的摩尔比可知该氧化物为Al2O3，即在高温抗氧化复合涂层制备完成后，涂层表层形成了Al2O3膜，该层膜能够阻挡氧元素向基体内的扩散，提高了钛基体的抗氧化能力。
对实施例1制备的高温抗氧化复合涂层的高温抗氧化性能进行测试，结果为：800℃温度条件下保温1h，15min空冷至室温的循环氧化达到350次；800℃温度条件下的恒温抗氧化寿命达到400小时以上。
实施例2
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；所述钛基体为TC6钛合金，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为3μm，所述铝涂层的厚度为20μm；氧化所述钛基体的方法为大气氧化，所述大气氧化的具体工艺参数为：氧化温度为600℃，氧化时间为7h；沉积所述金属铝的方法为真空磁控溅射沉积，所述真空磁控溅射沉积选用的靶材为质量纯度为99.99％的铝，选用的惰性气体为氩气，所述真空磁控溅射沉积的具体工艺参数为：惰性气体的气体分压为0.5Pa，溅射功率为200W，钛基体的负偏压为200V，靶材到钛基体的距离为30mm，沉积时间为240min；
步骤二、将步骤一中表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体置于真空热处理炉中进行真空热处理，具体过程为：在真空度为1×10-2的条件下对真空热处理炉进行升温，待炉内温度升至400℃后保温24h，待炉内温度升至700℃后保温7h，随炉冷却至室温后在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层。
实施例2在TC6钛合金表面制备得到具有多层结构的高温抗氧化复合涂层，且涂层结构致密、层次分明、界面连续、与基体连接紧密，该高温抗氧化复合涂层由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成，且其表层具有Al2O3膜，该层膜能够阻挡氧元素向钛基体内扩散，提高了钛基体的高温抗氧化能力，测试该高温抗氧化复合涂层的高温抗氧化性能，结果为：800℃温度条件下保温1h，15min空冷至室温的循环氧化达到300次；800℃温度条件下的恒温抗氧化寿命达到320小时以上。
实施例3
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；所述钛基体为纯钛TA1，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为7μm，所述铝涂层的厚度为40μm；所述氧化为微弧氧化，所述微弧氧化的具体工艺过程为：以水为溶剂配制硅酸盐体系电解液，然后将待氧化的钛基体置于所述硅酸盐体系电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为400Hz，占空比为20％，在电压为500V的条件下恒压处理8min；每升所述硅酸盐体系电解液中含硅酸钠20g，氢氧化钠6g，柠檬酸钠6g；沉积所述金属铝的方法为电子束蒸发沉积，所述电子束蒸发沉积选用的靶材为质量纯度为99.99％的铝，所述电子束蒸发沉积的具体工艺参数为：靶材的蒸发电流为1.2A，钛基体的加热电流为0.2A，真空室的真空度为4.0×10- 4Pa，沉积时间为33min；
步骤二、将步骤一中表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体置于真空热处理炉中进行真空热处理，具体过程为：在真空度为1×10-4的条件下对真空热处理炉进行升温，待炉内温度升至600℃后保温20h，待炉内温度升至800℃后保温7h，随炉冷却至室温后在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层。
实施例3在纯钛TA1表面制备得到具有多层结构的高温抗氧化复合涂层，且涂层结构致密、层次分明、界面连续、与基体连接紧密，该高温抗氧化复合涂层由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成，且其表层具有Al2O3膜，该层膜能够阻挡氧元素向钛基体内扩散，提高了钛基体的高温抗氧化能力，测试该高温抗氧化复合涂层的高温抗氧化性能，结果为：900℃温度条件下保温1h，15min空冷至室温的循环氧化达到250次；900℃温度条件下的抗氧化寿命达到350小时以上。
实施例4
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；所述钛基体为TC4钛合金，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为10μm，所述铝涂层的厚度为50μm；氧化所述钛基体的方法为微弧氧化，所述微弧氧化的具体工艺过程为：以水为溶剂配制硅酸盐体系电解液，然后将待氧化的钛基体置于所述硅酸盐体系电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为300Hz，占空比为15％，在电压为450V的条件下恒压处理10min；每升所述硅酸盐体系电解液中含硅酸钠40g，氢氧化钠2g，柠檬酸钠5g；沉积所述金属铝的方法为电子束蒸发沉积，所述电子束蒸发沉积选用的靶材为质量纯度为99.99％的铝，所述电子束蒸发沉积的具体工艺参数为：靶材的蒸发电流为0.8A，钛基体的加热电流为0.2A，真空室的真空度为2.0×10-4Pa，沉积时间为40min；
步骤二、将步骤一中表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体置于真空热处理炉中进行真空热处理，具体过程为：在真空度为1×10-4的条件下对真空热处理炉进行升温，待炉内温度升至650℃后保温5h，待炉内温度升至1000℃后保温2h，随炉冷却至室温后在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层。
实施例4在TC4钛合金表面制备得到具有多层结构的高温抗氧化复合涂层，且涂层结构致密、层次分明、界面连续、与基体连接紧密，该高温抗氧化复合涂层由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成，且其表层具有Al2O3膜，该层膜能够阻挡氧元素向钛基体内扩散，提高了钛基体的高温抗氧化能力，测试该高温抗氧化复合涂层的高温抗氧化性能，结果为：800℃温度条件下保温1h，15min空冷至室温的循环氧化达到300次；800℃温度条件下的抗氧化寿命达到300小时以上。
实施例5
本实施例包括以下步骤：
步骤一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；所述钛基体为TC11钛合金，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为1μm，所述铝涂层的厚度为10μm；氧化所述钛基体的方法为阳极氧化，所述阳极氧化的工艺过程中以水为溶剂配制电解液，每升所述电解液中含氢氧化钠5g，偏铝酸钠16g，所述阳极氧化的具体工艺参数为：电解液的温度为30℃，电压为50V，氧化时间为5min；沉积所述金属铝的方法为真空电弧离子镀沉积，所述真空电弧离子镀沉积选用的靶材为质量纯度为99.99％的铝，选用的惰性气体为氩气，所述真空电弧离子镀沉积的具体工艺参数为：钛基体的温度为300℃～400℃，脉冲偏压为-300V，占空比为30％，电弧电压为20V～40V，电弧电流为60A，惰性气体的气体分压为7×10-2Pa，靶材到钛基体的距离为240mm，真空室的真空度为6×10-3Pa，沉积时间为240min；
步骤二、将步骤一中表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体置于真空热处理炉中进行真空热处理，具体过程为：在真空度为1×10-4的条件下对真空热处理炉进行升温，待炉内温度升至650℃后保温5h，待炉内温度升至1000℃后保温2h，随炉冷却至室温后在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层。
实施例5在TC11钛合金表面制备得到具有多层结构的高温抗氧化复合涂层，且涂层结构致密、层次分明、界面连续、与基体连接紧密，该高温抗氧化复合涂层由Ti、Al的金属间化合物和氧化物陶瓷组成，且其表层具有Al2O3膜，该层膜能够阻挡氧元素向钛基体内扩散，提高了钛基体的高温抗氧化能力，测试该高温抗氧化复合涂层的高温抗氧化性能，结果为：700℃温度条件下保温1h，15min空冷至室温的循环氧化达到320次；700℃温度条件下的抗氧化寿命达到400小时以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、对钛基体进行表面抛光处理，然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化，得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体，再在所述二氧化钛陶瓷层上沉积金属铝，得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体；所述钛基体为钛或钛合金，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为3μm～7μm，所述铝涂层的厚度为20μm～40μm；氧化所述钛基体的方法为大气氧化、阳极氧化或微弧氧化；
步骤二、将步骤一中表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体置于真空热处理炉中进行真空热处理，具体过程为：在真空度为1×10-4Pa～1×10-2Pa的条件下对真空热处理炉进行升温，待炉内温度升至400℃～650℃后保温5h～24h，待炉内温度升至700℃～1000℃后保温2h～7h，随炉冷却至室温后在钛基体表面得到高温抗氧化复合涂层，所述高温抗氧化复合涂层是指耐温700℃以上的抗氧化复合涂层。
2.按照权利要求1所述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述微弧氧化的具体工艺过程为：以水为溶剂配制硅酸盐体系电解液，然后将待氧化的钛基体置于所述硅酸盐体系电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为300Hz～400Hz，占空比为10％～20％，在电压为450V～500V的条件下恒压处理5min～10min；每升所述硅酸盐体系电解液中含硅酸钠20g～40g，氢氧化钠2g～6g，柠檬酸钠5g～6g。
3.按照权利要求1所述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中沉积所述金属铝的方法为电子束蒸发沉积、真空磁控溅射沉积或真空电弧离子镀沉积。
4.按照权利要求3所述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述电子束蒸发沉积选用的靶材为质量纯度不低于99.99％的铝，所述电子束蒸发沉积的具体工艺参数为：靶材的蒸发电流为0.8A～1.2A，钛基体的加热电流为0.2A～0.4A，真空室的真空度为2.0×10-4Pa～4.0×10-4Pa，沉积时间为24min～40min。
5.按照权利要求1所述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛陶瓷层的厚度为5μm。
6.按照权利要求1所述的一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法，其特征在于，所述铝涂层的厚度为30μm。
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