CN108004539B - 一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法 - Google Patents

一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108004539B
CN108004539B CN201711339383.5A CN201711339383A CN108004539B CN 108004539 B CN108004539 B CN 108004539B CN 201711339383 A CN201711339383 A CN 201711339383A CN 108004539 B CN108004539 B CN 108004539B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
refractory metal
alloy
coating
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711339383.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108004539A (zh
Inventor
汪欣
杜继红
李争显
杨涛
严鹏
李晴宇
马秀芬
张勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Original Assignee
Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research filed Critical Northwest Institute for Non Ferrous Metal Research
Priority to CN201711339383.5A priority Critical patent/CN108004539B/zh
Publication of CN108004539A publication Critical patent/CN108004539A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108004539B publication Critical patent/CN108004539B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/082—Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat without intermediate formation of a liquid in the layer
    • C23C24/085—Coating with metallic material, i.e. metals or metal alloys, optionally comprising hard particles, e.g. oxides, carbides or nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/18—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on silicides

Abstract

本发明公开了一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层，由Ti、W、Cr、Zr、Nb和Si组成。本发明还公开了该涂层的制备方法，该方法为：一、对难熔金属打磨、喷砂、脱脂和酸洗；二、制备复合悬浮料浆；三、将料浆预置于难熔金属表面得到预置层，然后进行高温熔烧，制备得到Zr改性硅化物涂层。本发明Zr改性硅化物涂层与难熔金属基体相容性好，适用于Nb、Nb合金、W、W合金、Ta、Ta合金、Mo或Mo合金，该涂层的厚度可控，涂层与基体实现冶金结合，可在异形热端部件的表面以及部件内表面实现涂覆，制备得到的涂层可在1100℃～1500℃氧化条件下为难熔金属材料提供不少于200h的防护或在烧蚀环境中提供短时防护。

Description

一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于超高温防护技术领域，具体涉及一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法。
背景技术
难熔金属具备优异的高温强度和韧性以及良好的加工性能，在宇航工业、航空工业以及原子能工业中得到了广泛的应用。然而，难熔合金在超高温氧化环境中应用存在抗氧化难题，因其氧亲和势高，且氧溶解度大，在室温即极易吸氧，并在远低于服役温度时发生严重氧化。因此，为保障难熔金属热端部件的高温力学性能和工作寿命，必须对其施加超高温防护涂层。
高温氧化条件下，硅化物涂层通过发生Si元素的选择性氧化，生成SiO2玻璃保护膜，为基体提供防护，展现出了良好的抗高温(1000℃-1700℃)氧化性能，而且，SiO2玻璃膜在高温下发生软化，能够黏性流动，可以弥补涂层制备过程或氧化过程中形成的裂纹、孔洞等缺陷，展现出了良好的“自愈合”能力，成为难熔合金最主要的高温防护涂层。
然而，在高温条件下，随着SiO2玻璃膜的增厚，氧化膜易发生开裂或高温球化，限制了硅化物涂层的高温防护寿命。通过添加稀土元素对硅化物涂层进行改性，可以降低涂层的氧化速率，有效调控硅化物涂层氧化膜的成分和结构，从而延长硅化物涂层的高温防护寿命。
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的不足，提供一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法，该Zr改性硅化物涂层改善硅化物涂层的高温防护性能，该Zr改性硅化物涂层可在1100℃～1500℃氧化条件下为难熔金属材料提供长时间的防护，或在烧蚀环境中提供短时防护。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ti 10％～25％，W 15％～20％，Cr10％～15％，Zr 1％～5％，Nb 5％～8％，余量为Si和不可避免的杂质。
上述的一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ti 12％～15％，W 15％～17％，Cr 10％～15％，Zr 3％～5％，Nb 5％～8％，余量为Si和不可避免的杂质。
上述的一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ti 15％，W 15％，Cr 10％，Zr 5％，Nb 5％，余量为Si和不可避免的杂质。
另外，本发明还公开了上述的难熔金属表面Zr改性硅化物涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对难熔金属表面依次进行打磨处理、喷砂处理、脱脂处理和酸洗；所述喷砂处理采用的砂粒为刚玉砂或氧化锆砂，所述喷砂处理的压力为0.2MPa～0.8MPa，喷砂时间为2min～6min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比(1～2):(3～4)混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10～30倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；
步骤三、将步骤二中得到的复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的难熔金属表面，烘干后在难熔合金表面得到预置层，然后将具有预置层的难熔金属置于真空烧结炉中，在真空度为1.0×10-3～7.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在难熔金属表面制备得到厚度为20μm～300μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：先以10℃/min～30℃/min速率升温至700℃～900℃，保温30min～120min，然后以10℃/min～15℃/min速率升温至1450℃～1550℃，保温30min～60min。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述酸洗采用的酸液由氢氟酸和浓硝酸按体积比(6～7):(3～4)混合而成，所述氢氟酸的质量浓度为40％～60％，所述浓硝酸的质量浓度为65％～68％，酸洗的时间为1min～5min。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的粒径均小于40μm，所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的质量纯度均不小于99.9％。
上述的方法，其特征在于，步骤二中所述球磨机的转速为280r/min～340r/min，所述球磨混合的时间为30min～180min，球料比为3：1。
上述的方法，其特征在于，步骤三中采用浸涂或气动喷涂的方式将复合悬浮料浆预置于难熔金属表面；所述气动喷涂的喷涂气压为0.2MPa～0.4MPa，喷涂距离为10cm～40cm。
上述的方法，其特征在于，步骤三中所述烘干的温度为100℃～300℃。
上述的方法，其特征在于，步骤一中所述难熔金属为Nb、Nb合金、W、W合金、Ta、Ta合金、Mo或Mo合金。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明制备的Zr改性硅化物涂层与难熔金属基体的相容性好，适用于Nb及Nb合金、W及W合金、Ta及Ta合金和Mo及Mo合金的难熔金属材料。
2、本发明通过在真空条件下高温熔烧的方法在难熔金属表面制备Zr改性硅化物涂层，制备方法简单，可以非常容易实现对涂层厚度的控制，更为重要的是，高温熔烧的方法不受热端部件的形状限制，可在异形热端部件的表面以及部件内表面实现涂覆，从而克服PVD以及激光熔覆方法的“视线效应”。此外，通过高温熔烧的方法制备Zr改性硅化物涂层，涂层表面平整，涂层与基体实现冶金结合。
3、本发明在硅化物涂层中添加适量的Zr元素，能够显著提高涂层的高温服役寿命，该改性硅化物涂层可在1100℃～1500℃氧化条件下为难熔金属材料提供长时间的防护或在烧蚀环境中提供短时防护。经实验证明：本发明在难溶金属表面制备的Zr改性硅化物涂层在1400℃和1500℃的静态空气中的氧化动力学曲线服从抛物线规律，恒温氧化200h后涂层未发生氧化失效。
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Zr改性硅化物涂层的表面SEM照片。
图2为本发明实施例1制备的Zr改性硅化物涂层的截面SEM照片。
具体实施方式
实施例1
本实施例在C103合金表面制备的Zr改性硅化物涂层由以下质量百分比的成分组成：Ti 15％，W 15％，Cr 10％，Zr 5％，Nb 5％，余量为Si和不可避免的杂质。
本实施例在C103合金表面制备Zr改性硅化物涂层的方法包括以下步骤：
步骤一、采用600#SiC砂纸对C103合金表面进行打磨，然后依次对C103合金表面进行喷砂、脱脂和酸洗处理；所述喷砂处理采用的砂粒为刚玉砂，所述喷砂处理的压力为0.5MPa，喷砂时间为4min；优选地，将C103合金浸入丙酮中进行脱脂处理；所述酸洗采用的酸液由氢氟酸和浓硝酸按体积比7:3混合而成，所述氢氟酸的质量浓度为40％，所述浓硝酸的质量浓度为65％，酸洗处理的时间为3min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比1:4混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的20倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的粒径均优选小于40μm；所述球磨机的转速为320r/min，所述球磨混合的时间为120min；球料比为3：1；
步骤三、将步骤二中所述复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的C103合金表面，烘干后在C103合金表面得到预置层，然后将具有预置层的C103合金置于真空烧结炉中，在真空度为5.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在C103合金表面制备得到厚度约为125μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：在升温速率为20℃/min的条件下升温至800℃保温40min，然后在升温速率为15℃/min的条件下升温至1400℃保温30min；优选采用气动喷涂的方式将改性复合悬浮料浆预置于C103合金表面；所述气动喷涂的喷涂气压为0.3MPa，喷涂距离为20cm，所述烘干的温度为200℃。
图1为本实施例制备的Zr改性硅化物涂层的表面SEM照片，从图1中可以看出，本实施例在C103合金表面制备的Zr改性硅化物涂层的微观表面形貌呈颗粒状。图2为本实施例制备的Zr改性硅化物涂层的截面SEM照片，从图2中可以看出，本实施例在C103合金表面制备的Zr改性硅化物涂层非常连续，且涂层与C103合金基体结合良好。
本实施例在C103合金表面制备的Zr改性硅化物涂层在1400℃和1500℃的静态空气中的氧化动力学曲线服从抛物线规律，恒温氧化200h后涂层未发生氧化失效。
实施例2
本实施例在Ta10W合金表面制备的Zr改性硅化物涂层由以下质量百分比的成分组成：Ti 25％，W 20％，Cr 12.5％，Zr 3％，Nb 6.5％，余量为Si和不可避免的杂质。
本实施例在Ta10W合金表面制备Zr改性硅化物涂层的方法包括以下步骤：
步骤一、采用600#SiC砂纸对Ta10W合金表面进行打磨，然后依次对Ta10W合金表面进行喷砂、脱脂和酸洗处理；所述喷砂处理采用的砂粒为氧化锆砂，所述喷砂处理的压力为0.8MPa，喷砂时间为4min；优选地，将Ta10W合金浸入丙酮中进行脱脂处理；所述酸洗采用的酸液由氢氟酸和浓硝酸按体积比6:4混合而成，所述氢氟酸的质量浓度为60％，所述浓硝酸的质量浓度为68％，酸洗处理的时间为1min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比2:3混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的30倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的粒径均优选小于40μm；所述球磨机的转速为280r/min，所述球磨混合的时间为180min；球料比为3：1。
步骤三、将步骤二中所述复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的Ta10W合金表面，烘干后在钽合金表面得到预置层，然后将具有预置层的Ta10W合金置于真空烧结炉中，在真空度为7.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在Ta10W合金表面制备得到厚度约为300μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：在升温速率为20℃/min的条件下升温至700℃保温120min，然后在升温速率为10℃/min的条件下升温至1450℃保温60min；优选采用气动喷涂的方式将改性复合悬浮料浆预置于Ta10W合金表面；所述气动喷涂的喷涂气压为0.2MPa，喷涂距离为10cm，所述烘干的温度为300℃。
本实施例在Ta10W合金表面制备的Zr改性硅化物涂层微观表面形貌呈颗粒状，涂层非常连续，且涂层与Ta10W合金基体结合良好。本实施例在Ta10W合金表面制备的Zr改性硅化物涂层在1400℃和1500℃的静态空气中的氧化动力学曲线服从抛物线规律，恒温氧化200h后涂层未发生氧化失效。
实施例3
本实施例在TZM钼合金表面制备的Zr改性硅化物涂层由以下质量百分比的成分组成：Ti 12％，W 17％，Cr 15％，Zr 3％，Nb 8％，余量为Si和不可避免的杂质。
本实施例在TZM钼合金表面制备Zr改性硅化物涂层的方法包括以下步骤：
步骤一、采用600#SiC砂纸对TZM钼合金表面进行打磨，然后依次对TZM钼合金表面进行喷砂、脱脂和酸洗处理；所述喷砂处理采用的砂粒为氧化锆砂，所述喷砂处理的压力为0.2MPa，喷砂时间为6min；优选地，将TZM钼合金浸入丙酮中进行脱脂处理；所述酸洗采用的酸液由氢氟酸和浓硝酸按体积比6.5:3.5混合而成，所述氢氟酸的质量浓度为50％，所述浓硝酸的质量浓度为67％，酸洗处理的时间为5min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比1:3混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的粒径均优选小于40μm；所述球磨机的转速为340r/min，所述球磨混合的时间为30min；球料比为3：1。
步骤三、将步骤二中所述复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的TZM钼合金表面，烘干后在TZM钼合金表面得到预置层，然后将具有预置层的TZM钼合金置于真空烧结炉中，在真空度为3.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在TZM钼合金表面制备得到厚度约为125μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：在升温速率为10℃/min的条件下升温至900℃保温30min，然后在升温速率为12℃/min的条件下升温至1550℃保温100min；优选采用气动喷涂的方式将改性复合悬浮料浆预置于TZM钼合金表面；所述气动喷涂的喷涂气压为0.4MPa，喷涂距离为40cm，所述烘干的温度为100℃。
本实施例在TZM钼合金表面制备的Zr改性硅化物涂层微观表面形貌呈颗粒状，涂层非常连续，且涂层与TZM钼合金基体结合良好。本实施例在TZM钼合金表面制备的Zr改性硅化物涂层在1400℃和1500℃的静态空气中的氧化动力学曲线服从抛物线规律，恒温氧化200h后涂层未发生氧化失效。
实施例4
本实施例在W1合金表面制备的Zr改性硅化物涂层由以下质量百分比的成分组成：Ti 10％，W 15％，Cr 10％，Zr 1％，Nb 8％，余量为Si和不可避免的杂质。
本实施例在W1合金表面制备Zr改性硅化物涂层的方法包括以下步骤：
步骤一、采用600#SiC砂纸对W1合金表面进行打磨，然后依次对W1合金表面进行喷砂、脱脂和酸洗处理；所述喷砂处理采用的砂粒为氧化锆砂，所述喷砂处理的压力为0.4MPa，喷砂时间为4min；优选地，将W1合金浸入丙酮中进行脱脂处理；所述酸洗采用的酸液由氢氟酸和浓硝酸按体积比7:4混合而成，所述氢氟酸的质量浓度为60％，所述浓硝酸的质量浓度为65％，酸洗处理的时间为3min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比1:2混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的20倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的粒径均优选小于40μm；所述球磨机的转速为300r/min，所述球磨混合的时间为120min；球料比为3：1。
步骤三、将步骤二中所述复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的W1合金表面，烘干后在W1合金表面得到预置层，然后将具有预置层的W1合金置于真空烧结炉中，在真空度为4.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在W1合金表面制备得到厚度约为20μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：在升温速率为10℃/min的条件下升温至800℃保温100min，然后在升温速率为10℃/min的条件下升温至1500℃保温45min；优选采用浸涂的方式将改性复合悬浮料浆预置于W1合金表面；所述烘干的温度为200℃。
本实施例在W1合金表面制备的Zr改性硅化物涂层微观表面形貌呈颗粒状，涂层非常连续，且涂层与W1合金基体结合良好。本实施例在W1合金表面制备的Zr改性硅化物涂层在1400℃和1500℃的静态空气中的氧化动力学曲线服从抛物线规律，恒温氧化200h后涂层未发生氧化失效。
实施例5
本实施例在Nb521合金表面制备的Zr改性硅化物涂层由以下质量百分比的成分组成：Ti 15％，W 16％，Cr 10％，Zr 5％，Nb 5％，余量为Si和不可避免的杂质。
本实施例在Nb521合金表面制备Zr改性硅化物涂层的方法包括以下步骤：
步骤一、采用600#SiC砂纸将Nb521合金表面打磨，然后依次对Nb521合金表面进行喷砂、脱脂和酸洗处理；所述喷砂处理采用的砂粒为氧化锆砂，所述喷砂处理的压力为0.4MPa，喷砂时间为4min；优选地，将Nb521合金浸入丙酮中进行脱脂处理；所述酸洗采用的酸液由氢氟酸和浓硝酸按体积比6:3混合而成，所述氢氟酸的质量浓度为50％，所述浓硝酸的质量浓度为67％，酸洗处理的时间为3min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比1:4混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的20倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的粒径均优选小于40μm；所述球磨机的转速为320r/min，所述球磨混合的时间为120min；球料比为3：1。
步骤三、将步骤二中所述复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的Nb521合金表面，烘干后在Nb521合金表面得到预置层，然后将具有预置层的Nb521合金置于真空烧结炉中，在真空度为6.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在Nb521合金表面制备得到厚度约为100μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：在升温速率为10℃/min的条件下升温至900℃保温100min，然后在升温速率为15℃/min的条件下升温至1500℃保温50min；优选采用浸涂的方式将改性复合悬浮料浆预置于Nb521合金表面；所述烘干的温度为200℃。
本实施例在Nb521合金表面制备的Zr改性硅化物涂层微观表面形貌呈颗粒状，涂层非常连续，且涂层与Nb521合金基体结合良好。本实施例在Nb521合金表面制备的Zr改性硅化物涂层在1400℃和1500℃的静态空气中的氧化动力学曲线服从抛物线规律，恒温氧化200h后涂层未发生氧化失效。
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 (10)

1.一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ti 10％～25％，W 15％～20％，Cr 10％～15％，Zr 1％～5％，Nb 5％～8％，余量为Si和不可避免的杂质；
该涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一、对难熔金属的表面依次进行打磨处理、喷砂处理、脱脂处理和酸洗；所述喷砂处理采用的砂粒为刚玉砂或氧化锆砂，所述喷砂处理的压力为0.2MPa～0.8MPa，喷砂时间为2min～6min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比(1～2):(3～4)混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10～30倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；
步骤三、将步骤二中得到的复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的难熔金属表面，烘干后在难熔合金表面得到预置层，然后将具有预置层的难熔金属置于真空烧结炉中，在真空度为1.0×10-3～7.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在难熔金属表面制备得到厚度为20μm～300μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：先以10℃/min～30℃/min速率升温至700℃～900℃，保温30min～120min，然后以10℃/min～15℃/min速率升温至1450℃～1550℃，保温30min～60min。
2.按照权利要求1所述的一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ti 12％～15％，W 15％～17％，Cr 10％～15％，Zr 3％～5％，Nb5％～8％，余量为Si和不可避免的杂质。
3.按照权利要求1所述的一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层，其特征在于，由以下质量百分比的成分组成：Ti 15％，W 15％，Cr 10％，Zr 5％，Nb 5％，余量为Si和不可避免的杂质。
4.一种制备如权利要求1、2或3所述的难熔金属表面Zr改性硅化物涂层的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、对难熔金属的表面依次进行打磨处理、喷砂处理、脱脂处理和酸洗；所述喷砂处理采用的砂粒为刚玉砂或氧化锆砂，所述喷砂处理的压力为0.2MPa～0.8MPa，喷砂时间为2min～6min；
步骤二、将钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉混合均匀，得到混合粉末，然后将分散剂与所述混合粉末置于球磨机中球磨混合均匀，得到复合悬浮料浆；所述分散剂由乙酸乙酯和清漆按体积比(1～2):(3～4)混合而成，所述分散剂的体积为所述混合粉末质量的10～30倍，其中体积的单位为mL，质量的单位为g；
步骤三、将步骤二中得到的复合悬浮料浆预置于步骤一中脱脂处理后的难熔金属表面，烘干后在难熔合金表面得到预置层，然后将具有预置层的难熔金属置于真空烧结炉中，在真空度为1.0×10-3～7.0×10-3Pa的条件下进行高温熔烧，随炉冷却后在难熔金属表面制备得到厚度为20μm～300μm的Zr改性硅化物涂层；所述高温熔烧的具体过程为：先以10℃/min～30℃/min速率升温至700℃～900℃，保温30min～120min，然后以10℃/min～15℃/min速率升温至1450℃～1550℃，保温30min～60min。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述酸洗采用的酸液由氢氟酸和浓硝酸按体积比(6～7):(3～4)混合而成，所述氢氟酸的质量浓度为40％～60％，所述浓硝酸的质量浓度为65％～68％，酸洗的时间为1min～5min。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二中所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的粒径均小于40μm，所述钛粉、钨粉、铬粉、锆粉、铌粉和硅粉的质量纯度均不小于99.9％。
7.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤二中所述球磨机的转速为280r/min～340r/min，所述球磨混合的时间为30min～180min，球料比为3：1。
8.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤三中采用浸涂或气动喷涂的方式将复合悬浮料浆预置于难熔金属表面；所述气动喷涂的喷涂气压为0.2MPa～0.4MPa，喷涂距离为10cm～40cm。
9.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤三中所述烘干的温度为100℃～300℃。
10.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤一中所述难熔金属为Nb、Nb合金、W、W合金、Ta、Ta合金、Mo或Mo合金。
CN201711339383.5A 2017-12-14 2017-12-14 一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法 Active CN108004539B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711339383.5A CN108004539B (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711339383.5A CN108004539B (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108004539A CN108004539A (zh) 2018-05-08
CN108004539B true CN108004539B (zh) 2020-05-01

Family

ID=62058978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711339383.5A Active CN108004539B (zh) 2017-12-14 2017-12-14 一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108004539B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110373628B (zh) * 2019-08-26 2020-06-12 西北有色金属研究院 一种难熔金属表面原位反应自生高温扩散障及其制备方法
CN114182251B (zh) * 2021-11-09 2023-09-12 北京神箭空天科技有限公司 空天飞行器发动机喷管高温防护涂层及其制备方法和应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105855536B (zh) * 2016-05-16 2019-04-16 上海大学 元素掺杂的Si-Cr-M固溶体粉末及其制备方法
CN106756999B (zh) * 2016-12-09 2018-10-23 西北有色金属研究院 一种激光重熔改善难熔金属表面硅化物涂层表面质量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108004539A (zh) 2018-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108048778B (zh) 层状复合硅化物/玻璃陶瓷高温抗氧化涂层及其制备方法
CN108585897B (zh) 一种难熔金属高温抗氧化Si-Mo-YSZ涂层及其制备方法
CN108004539B (zh) 一种难熔金属表面Zr改性硅化物涂层及其制备方法
CN106756999B (zh) 一种激光重熔改善难熔金属表面硅化物涂层表面质量的方法
CN110373628B (zh) 一种难熔金属表面原位反应自生高温扩散障及其制备方法
CN113025951B (zh) 一种含抗氧化复合涂层的钼合金及其制备方法
CN109434119B (zh) 一种高韧性MXene相掺杂钼合金的制备方法
CN105386041B (zh) 一种激光熔覆制备改性复合Hf‑Ta金属涂层的方法
CN108034922A (zh) 难熔金属表面B改性MoSi2涂层的渗剂及涂层制备方法
CN108330429B (zh) 一种二硅化钼复合涂层及其制备方法
JP2007131886A (ja) 耐磨耗性に優れた繊維強化金属の製造方法
CN112157269B (zh) 一种基于热处理铝合金粉末的冷喷涂涂层制备方法
CN105506427B (zh) 一种钽合金表面改性复合Hf‑Ta涂层及其制备方法
US11692273B2 (en) Method for applying a titanium aluminide alloy, titanium aluminide alloy and substrate comprising a titanium aluminide alloy
CN114351007B (zh) 一种耐高温紧固件及其制造方法
CN114107888B (zh) 一种含有TaB扩散障层的新型钽基Si-Mo-ZrB2复合涂层及其三步制备法
CN115821262A (zh) 一种难熔金属表面碳化物高温扩散障及其制备方法
CN113151820B (zh) 一种以膨胀石墨为碳源原位合成碳化物增强增韧金属基复合涂层的制备方法
CN112191851B (zh) 一种高熵合金增强铝基复合材料及其制备方法
CN109913787B (zh) 一种冶金结合的耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法
US20130260172A1 (en) Coated titanium alloy surfaces
CN110760840B (zh) 一种Sip/Si复合陶瓷涂层及其制备方法
CN115821258B (zh) 一种耐热冲刷抗热震硅化物涂层及其制备方法
CN115821258A (zh) 一种耐热冲刷抗热震硅化物涂层及其制备方法
CN113210831A (zh) 一种钼铼合金复合管材及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant