CN109868467A - 一种铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)对基材铝合金表面进行预处理；(2)将预处理后的铝合金片固定至不锈钢球磨罐底部，将钨粉、铝粉或铝合金粉按配比混合后放入球磨罐中，不锈钢磨球与粉料重量比为5∶1，使用行星式球磨机在真空或氩气保护的环境中以转速为100转/分钟球磨1小时，再以转速为300转/分钟高能球磨5～20小时，即可得到的铝合金表面抗辐射加固复合涂层；(3)采用真空热压致密化处理的方法进行致密化；(4)经表面修整和机加工得到铝合金表面抗辐射加固复合涂层。采用本发明的方法制备的铝合金表面抗辐射加固复合涂层，具有致密度高、界面结合力强、屏蔽性能好的特点，具有较大的应用潜力。

Description

一种铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法，属于铝合金复合涂层制备技术领域。
背景技术
在辐射环境下，射线与电子器件相互作用导致电子系统电离或激发出电子，从而引起整个电子系统的性能下降甚至于失效。航天、电子技术的飞速发展推动新材料、新型微电子器件的开发和应用，而这些材料和器件对辐射效应的影响更敏感，使辐射环境诱发故障可能性提高。因此对卫星在轨寿命、航天器的可靠运行以及核工业设备的安全使用带来严峻的威胁。通过在器件铝合金壳体表面涂覆一层抗辐射加固复合涂层的方法，可以有效的降低辐射剂量，使器件的抗辐照能力提高1至2个数量级，是一种更具经济性和普适性的加固方法，具有广阔的应用前景。
真空磁控溅射、等离子喷涂、热喷涂、激光熔覆等技术均用于铝合金表面涂层的制备，但是由于存在铝基体熔点低，与高密度的屏蔽组元相容性较差，屏蔽相致密度不高以及对设备技术要求较高等问题，限制了铝合金抗辐射加固材料的应用。
发明内容
本发明的目的是针对现有铝合金抗辐射加固涂层致密度不高、与基体结合性差的缺点，提供一种铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法，该方法制备的复合涂层具有致密度高、强度高、与基体结合性好、成本低等优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法，所述复合涂层包括钨和铝，其中钨的质量含量为5％～76％，其余为纯铝或铝合金；该方法包括以下步骤：
(1)对基材铝合金表面进行预处理，使用砂纸和抛光布将铝合金表面抛光，将其置于丙酮溶液中，超声清洗5～10min，取出后用酒精清洗后吹干；
(2)将预处理后的铝合金片固定至不锈钢球磨罐底部，将钨粉、铝粉或铝合金粉按配比混合后放入球磨罐中，不锈钢磨球与粉料重量比为5∶1，使用行星式球磨机在真空或氩气保护的环境中以转速为100转/分钟进行球磨，球磨时间为1小时，再以转速为300转/分钟进行高能球磨，球磨时间为5～20小时，即可得到的铝合金表面抗辐射加固复合涂层；
(3)采用真空热压致密化处理的方法对步骤(2)得到的铝合金表面抗辐射加固复合涂层进行致密化，升温速率小于等于10℃/min，烧结温度为450～550℃，压力为30～90MPa，保温时间为0.5～2小时并随炉冷却；
(4)经表面修整和机加工得到铝合金表面抗辐射加固复合涂层。
其中，所述基材铝合金为2000系或6000系铝合金。
优选地，所述钨粉纯度大于99％，粒径(D50)为2～12μm。
优选地，所述铝粉纯度大于99％，所述铝合金粉为2Al2铝粉，粒径(D50)为4～200μm。
本发明的有益效果在于：
本发明利用高能球磨-真空热压的工艺制备铝合金表面抗辐射加固复合涂层。首先复合粉末以较低转速球磨一定时间，实现钨粉和铝粉的混合分散，随后，提高球磨转速，W粉和Al粉在不锈钢磨球高速冲击的条件下，发生分散和塑性变形，在铝合金基材表面形成致密度较高的Al-W复合涂层，经过真空热压处理，进一步提高了涂层的致密度，涂层致密度达到99.5％以上。该涂层以Al为基体，W颗粒为增强相，以低温塑性变形的方法实现涂层的制备，与等离子喷涂、热喷涂、激光涂覆等工艺相比，降低了工艺温度，改善了涂层致密度，解决了屏蔽组元与铝合金基体相容性的问题。
采用本发明的方法制备的铝合金表面抗辐射加固复合涂层，具有致密度高、界面结合力强、屏蔽性能好的特点，涂层致密度大于99.5％，1mm厚的涂层对40KeV能量的X射线屏蔽效能可达到99％，对100KeV能量的X射线屏蔽效能可达到85％，是一种高效的抗辐射加固涂层，具有较大的应用潜力。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的抗辐射加固复合涂层内部钨颗粒分布的扫描电镜显微组织照片。
图2是本发明实施例1制备的抗辐射加固涂层表面形貌的低倍扫描电镜显微组织照片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于以下实施例。
实施例1
本实施例中铝合金表面抗辐射加固复合涂层成分由按照质量百分比76％钨和24％纯铝组成，铝合金表面抗辐射加固复合涂层制备方法是按下述步骤进行的：
使用80mm×80mm×4mm的6063铝合金片，使用砂纸和抛光布将铝合金待涂覆表面抛光，抛光完成后将铝合金片置于丙酮溶液中，超声清洗10min，取出后用酒精清洗后吹干。
将铝合金片粘贴至不锈钢球磨罐底部，压紧压实。称取粒径(D50)为12μm的钨粉450g、10μm的铝粉50g和不锈钢磨球2.5kg装入球磨罐，使用行星式球磨机在氩气保护的环境中以转速为100转/分钟进行球磨，球磨时间为1小时，再以转速为300转/分钟进行球磨，球磨时间为15小时。即在铝合金片材表面得到Al-W涂层。将铝合金片材取出，使用真空热压机以8℃/min的升温速率升温至550℃，保温1h后加压至75MPa，保压10min后泄压，继续保温1h后停止加热并随炉冷却。之后经表面修整和机加工处理可以得到种铝合金表面抗辐射加固复合涂层。复合涂层的致密度为99.5％，涂层内部颗粒分布如图1，涂层表面形貌如图2，钨颗粒在内部呈现弥散分布状态，1mm厚的该涂层对40KeV能量的X射线屏蔽效能可达到99％，对100KeV能量的X射线屏蔽效能可达到85％。
实施例2
本实施例与实施例1不同点在于：钨粉质量由450g变为300g，铝粉由50g变为200g，在转速为300转/分钟的条件下球磨时间由15小时变为10小时，真空热压温度由550℃升至490℃，压力由75MPa变为50MPa。
得到的1mm厚的该复合涂层对40KeV能量的X射线屏蔽效能可达到85％，对100KeV能量的X射线屏蔽效能可达到50％。
实施例3
本实施例与实施例2的不同点在于：称取钨粉的质量由300g变为180g，铝粉由200g变为320g。真空热压温度由490℃变为480℃，压力由50MPa变为30MPa。
得到的1mm厚的该复合涂层对40KeV能量的X射线屏蔽效能可达到50％，对100KeV能量的X射线屏蔽效能可达到30％。

Claims (3)

1.一种铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法，其特征在于，所述复合涂层包括钨和铝，其中钨的质量含量为5％～76％，其余为纯铝或铝合金；该方法包括以下步骤：
(1)对基材铝合金表面进行预处理，使用砂纸和抛光布将铝合金表面抛光，将其置于丙酮溶液中，超声清洗5～10min，取出后用酒精清洗后吹干；
(2)将预处理后的铝合金片固定至不锈钢球磨罐底部，将钨粉、铝粉或铝合金粉按配比混合后放入球磨罐中，不锈钢磨球与粉料重量比为5∶1，使用行星式球磨机在真空或氩气保护的环境中以转速为100转/分钟进行球磨，球磨时间为1小时，再以转速为300转/分钟进行高能球磨，球磨时间为5～20小时，即可得到的铝合金表面抗辐射加固复合涂层；
(3)采用真空热压致密化处理的方法对步骤(2)得到的铝合金表面抗辐射加固复合涂层进行致密化，升温速率小于等于10℃/min，烧结温度为450～550℃，压力为30～90MPa，保温时间为0.5～2小时并随炉冷却；
(4)经表面修整和机加工得到铝合金表面抗辐射加固复合涂层。
2.根据权利要求1所述的铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法，其特征在于，所述钨粉纯度大于99％，粒径(D50)为2～12μm。
3.根据权利要求1所述的铝合金表面抗辐射加固复合涂层的制备方法，其特征在于，所述铝粉纯度大于99％，所述铝合金粉为2A12铝粉，粒径(D50)为4～200μm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114921784A (zh) * 2022-05-26 2022-08-19 合肥工业大学 一种高质量抗辐照钨合金涂层的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1273907A (zh) * 1999-04-28 2000-11-22 住友特殊金属株式会社 在树脂模压制品表面形成金属层的工艺
CN106756668A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 北京有色金属研究总院 一种钨铝复合材料的表面改性方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1273907A (zh) * 1999-04-28 2000-11-22 住友特殊金属株式会社 在树脂模压制品表面形成金属层的工艺
CN106756668A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 北京有色金属研究总院 一种钨铝复合材料的表面改性方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
S. ROMANKOV等: ""Fabrication of Ti–Al coatings by mechanical alloying method", 《SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114921784A (zh) * 2022-05-26 2022-08-19 合肥工业大学 一种高质量抗辐照钨合金涂层的制备方法
CN114921784B (zh) * 2022-05-26 2024-04-05 合肥工业大学 一种高质量抗辐照钨合金涂层的制备方法

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