CN110373700A - 一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法 - Google Patents

一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，将钛铝碳粉体分散于异丙醇中配制成悬浮液，然后加入单质碲，将混合悬浮液置于容器中，将喷砂处理后的ZIRLO合金试样夹在容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入混合悬浮液中进行脉冲电泳沉积处理，干燥后进行闪烧烧结处理，得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层。与现有技术相比，本发明采用闪烧技术辅助高电压脉冲电泳沉积在锆合金基体表面制备均匀、致密、界面结合较好且成分和结构可控的Ti2AlC涂层。

Description

一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种沉积涂层的方法，尤其是涉及一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法。
背景技术
金属Zr具有优异的核性能，0.18×10-28m2的热中子吸收截面系数仅次于铍(0.009×10-28m2)、镁(0.06×10-28m2)和铝(0.22×10-28m2)，而核工业中所用的各种Zr合金(如Zr-2.5Nb、Zr-4、)的中子截面系数亦仅有0.20～0.24×10-28 m2。用Zr合金代替不锈钢作为核反应堆堆芯结构材料，可节省1/2铀燃料，经济效益较高。且由于Zr与铀的相容性较好，温度高于750℃时才会发生相互扩散。 Zr合金在300～400℃的高温高压水蒸汽中具有一定的抗腐蚀性，且抗中子辐照性能优异、适中的力学性能和良好的加工性能，决定了Zr合金在核反应水冷堆中的广泛应用，包括燃料棒包壳、结构管材等。为了增加燃料经济效益，提高燃料的利用率，满足高燃耗反应堆元件的需要，新型Zr合金包壳材料的研究一直在继续着。美国西屋公司结合Zr-Sn、Zr-Nb合金的优点，开发了ZIRLO合金具有优异的性能，已被用作包壳材料应用于反应堆中。
但是，在高温高压水中，Zr合金的腐蚀主要来自于两个方面：氧化和氢脆。在过去的几十年里，这两种腐蚀机理已经被广泛深入的研究。Zr合金包壳在沸水堆中以疖状斑氧化和吸氢腐蚀为主，在压水堆中以均匀氧化腐蚀和吸氢腐蚀为主。在Zr合金燃料包壳表面涂覆保护层是一种比较可行的方法，该涂层不但可以隔绝 Zr合金与高温水蒸汽剧烈反应产生致爆氢气，而且可以阻止Zr合金剧烈氧化引起自身力学强度下降致使有毒辐射物质泄露，同时可以提高Zr合金正常服役条件下的寿命。因此，Zr合金的氧化和水蒸气腐蚀防护问题成为近年来国内外研究的热点之一。同时对其在高温高压水中的服役具有重要的意义。MAX相材料相对于普通陶瓷材料而言，韧性相对较好，低速蠕变有较大的延展性；同时钛铝碳(Ti2AlC) 具有优异的高温抗氧化性能，其在1200℃以下可以形成Al2O3和TiO2的氧化膜，在更高温度下，会形成Al2TiO5。钛铝碳的电导率为2.8×106S m-1,其热膨胀系数为～9.0×10-6/℃，与生成氧化铝膜(Al2O3，9.3×10-6/℃)的热膨胀系数相近，可以提高氧化层的结合力，进一步对基体材料进行氧化保护。并且钛铝碳因其具有特殊的键合特性，使得可以恢复原子位移损伤，从而对辐射损伤也有较好的容忍性，可以被应用于未来核工业核燃料包壳材料。所以，MAX相的Ti2AlC被作为一种性能优异的氧化防腐涂层材料应用于锆合金表面。
到目前为止，制备的Ti2AlC陶瓷涂层的方法有很多种，例如磁控溅射法[WentaoLi,Zhenyu Wang,Jintao Shuai,Beibei Xu,Aiying Wang,Peiling Ke.Ahigh oxidationresistance Ti2AlC coating on Zirlo substrates for loss-of-coolant accidentconditions[J]. Ceramics International 45(2019)13912–13922.]、物理气相沉积法(PVD)[P.Eklund, M.Beckers,U.Jansson,H.L.Hultman,The Mn+1AXn phases:materials science and thin-flm processing,Thin Solid Films 518(2010)1851–1878.]、超音速火焰喷涂[Jun Cao,Zhongwei Yin,Hulin Li,Genyuan Gao,XiuliZhang.Tribological and mechanical properties of Ti2AlC coating at roomtemperature and 800℃[J].Ceramics International 44(2018)1046–1051.]、冷喷涂[Archana Loganathan,Ashutosh Sahu, Chris Rudolf,Cheng Zhang,Sara Rengifo,Tapas Laha,Benjamin Boesl,Arvind Agarwal.Multi-scale tribological andnanomechanical behavior of cold sprayed Ti2AlC MAX phase coating[J].Surface&Coatings Technology 334(2018)384–393.]、等离子喷涂[Zheng Zhang,Suo Hon Lim,Jianwei Chai,Doreen Mei Ying Lai,Augustine Kok Heng Cheong,Khee Leong Cheong,Shi Jie Wang,Hongmei Jin,Ji Sheng Pan.Plasma spray of Ti2AlC MAX phasepowders:Effects of process parameters on coatings’ properties[J].Surface&Coatings Technology 325(2017)429–436.]、超高速火焰喷涂 (high velocity oxy-fuelspray,HVOF)[Zheng Zhang,Doreen Mei Ying Lai,Suo Hon Lim,Jianwei Chai,ShijieWang,Hongmei Jin,Jisheng Pan,Isothermal oxidation of the Ti2AlC MAX phasecoatings deposited by kerosene-fuelled HVOF spray[J].Corrosion Science 138(2018)266–274.]、电泳沉积法[T.Galvin,N.C.Hyatt,W.M.Rainforth,I.M. Reaney,D.Shepherd,Laser sintering of electrophoretically deposited(EPD)Ti3SiC2 MAXphase coatings on titanium[J].Surface&Coatings Technology 366(2019)199–203.]。以上等离子体喷涂和超高速火焰喷涂制备Ti2AlC涂层：一方面，基体材料需要承受较高的温度，会对基体材料产生热损伤；另一方面，要想得到较厚且致密的涂层，必须提高喷涂火焰的温度，这样会使得涂层材料氧化分解，这样会导致涂层性能变差，再者高温会导致涂层内部存在较大的热应力，引起涂层中产生缺陷。为了克服以上缺点，研究者采用冷喷涂技术制备Ti2AlC涂层，这样虽然克服高温引起的基体损伤和涂层材料氧化分解问题，但是这样难以控制涂层的厚度和致密度。同时，磁控溅射等物理气相沉积法制备Ti2AlC涂层，这种方法同样需要加热基体，并且沉积效率低，成本高。因此，研究者提出电泳沉积法制备MAX相涂层，这样不仅是在室温溶液中进行(制备温度较低)，并且可以在复杂形状基体表面沉积涂层，但是此种方法制备的涂层结合较差，必须经过后期烧结热处理才能得到最终目标涂层，这样也会引起基体材料的热损伤。
发明内容
本发明的目的就是为了克服热喷涂、冷喷涂以及物理气相沉积等制备MAX相涂层现有技术的缺点而提供的采用闪烧技术辅助高电压脉冲电泳沉积在锆合金基体表面制备均匀、致密、界面结合较好且成分和结构可控的Ti2AlC涂层的方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
将钛铝碳(Ti2AlC)粉体分散于异丙醇中，配制成浓度为20-80g/L的悬浮液；
向悬浮液中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.1～1.0g/L，震荡搅拌得到混合悬浮液；
将混合悬浮液置于容器中，将喷砂处理后的ZIRLO合金试样夹在容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入混合悬浮液中，密封容器，将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，进行脉冲电泳沉积处理，完成后进行干燥处理；
将得到涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结处理，得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层。
进一步的，所述钛铝碳粉体的粒径为100nm-2μm。
进一步的，脉冲电泳沉积处理时控制控制脉冲电压在200～2000V，脉冲频率控制在500-2000Hz，脉冲占空比控制在10％-90％，脉冲电泳沉积时间为5～50min。
更加进一步的，脉冲电泳沉积处理时，脉冲电压为500～1000V，脉冲频率为800-1200Hz，脉冲占空比控制在30％-70％，脉冲电泳沉积时间为10-40min。
本申请所涉及的脉冲电泳沉积工艺的技术参数，例如陶瓷粉体颗粒尺寸、悬浮液中的固含量、导电活性物质碲单质的固含量以及脉冲电泳沉积中脉冲电压、脉冲频率、脉冲占空比、沉积时间等都是通过大量实验和基于电泳沉积热力学以及动力学机制后总结的结果。只有在上述技术参数下，陶瓷Ti2AlC颗粒尺寸、固含量、碲单质浓度的条件下才能配置成均匀分散，电导率适中的稳定悬浮液体系；结合上述总结得出的脉冲电压、脉冲频率、脉冲占空比、沉积时间等参数才可以通过脉冲电泳沉积制备出厚度均匀，致密且结构可控的的Ti2AlC涂层。反之，颗粒尺寸和配比不是上述参数，脉冲电压太高，脉冲频率过大，脉冲占空比过大，沉积时间过长会导致涂层沉积速率过大，变成连续性沉积，失去了脉冲沉积的优势，造成涂层疏松多孔，且厚度不均匀，颗粒无法正常重排，导致陶瓷涂层结构和性能变差；脉冲电压太小，脉冲频率过小，脉冲占空比过小，沉积时间过短会导致涂层沉积速率过小，导电颗粒能量低，无法快速迁移沉积在基体，造成涂层均匀性变差，颗粒之间结合力较差，涂层疏松多孔。这样最后影响涂层材料的微观结构，进而使得涂层的力学性能和耐腐蚀性能变差，也就无法正常获得目标涂层材料。
进一步的，脉冲电泳沉积处理结束后在温度50-100℃的条件下干燥4-12h。
进一步的，闪烧烧结处理时控制电场强度为100～800V/cm，电流密度为 50-1000mA/mm2，真空度控制在10-1-10-3Pa。
更加进一步的，闪烧烧结处理时，电场强度是200～500V/cm，电流密度是 80-200mA/mm2，真空度控制在10-2-10-3Pa。
在闪烧过程中，存在电场、热场及其耦合作用等多物理过程。因此，其烧结机理也可能是基于这些物理过程的综合作用。本申请所涉及的闪烧烧结工艺的技术参数，例如电场强度、电流密度、真空度等都是通过大量实验和基于闪烧烧结的热力学以及扩散动力学机制后总结的结果。只有在上述技术参数：闪烧烧结处理时控制电场强度为100～800V/cm，电流密度为50-1000mA/mm2，真空度控制在10-1-10-3Pa，这样才可以通过闪烧技术烧结制备出均匀致密、结构可控且界面结合较好的Ti2AlC 涂层。反之，闪烧电场强度太大，电流密度过大导致涂层烧结过程中能量过大，热量局部过大，甚至导致热击穿，晶粒异常长大，涂层内部、基体材料和界面处存在烧蚀现象，造成涂层材料分解而组成变化，涂层结构不均匀，最终导致陶瓷涂层结构和性能变差；真空度过高，虽然不会引起材料氧化，但是不便于陶瓷材料在电流作用下产生焦耳热。同理，闪烧电场强度太小，电流密度过小会导致涂层内部和界面能量过低，电流过低不能引发闪烧过程，进而不能给晶粒和晶界内部提供足够能量诱导烧结致密化，也就是涂层和界面处焦耳热不足以提供烧结所需能量，造成涂层结构疏松，缺陷多，界面结合变差，进而造成涂层耐腐蚀性能变差；另外，真空度较低，在高的能量和焦耳热驱动下，涂层内部材料和界面处容易引起氧化，这样阻止涂层材料致密化和界面结合力提高，进而使得涂层的力学性能和耐腐蚀性能变差，也就无法正常获得目标涂层材料。
进一步的，所述Ti2AlC陶瓷涂层的厚度为60-300μm。
本发明很好的结合高电压脉冲电泳沉积法和闪烧技术两者的优点，一方面，采用高电压脉冲电泳沉积技术，周期性或者间歇式沉积模式有效提高涂层的沉积效率和涂层结构均匀性，同时高电压过程中产生局部放电，提高涂层颗粒之间的结合力；另一方面，闪烧技术可以有效在室温条件下烧结致密化涂层，并且由于涂层与基体之间的接触电阻的存在，可以有效促进界面烧结，从而提高涂层界面结合力。
脉冲电泳沉积法其特点首先是由于阴阳两极间的存在周期性电场，使悬浮带电陶瓷颗粒沉积在基体表面，从而获得成分和结构均匀的涂层；其次，沉积过程是非直线过程，可以在形状复杂或表面多孔的基体表面形成均匀的沉积层，并能精确控制涂层成分、厚度，使得简单高效制备多相复合涂层和梯度陶瓷涂层成为可能；另外脉冲电泳沉积过程中，在脉冲导通期内，电化学极化增大，阴极区附近的阳离子被充分沉积，涂层的结晶细致、孔隙率低。在脉冲关断期内，阴极区域溶液中导电离子的质量浓度会得到不同程度的回升，溶液电阻率减小，有利于提高阴极电流效率和阴极电流密度使得沉积速率进一步加快并且悬浮液的分散性得到改善，所得的涂层的均匀性好。
闪烧技术是一种能够在极短时间内，较低温度条件下使得电解质陶瓷烧结致密化的一种方法。首先将电解质陶瓷粉体干压成形，然后将其连接到电路当中，对电解质样品施加一个固定的初始电压，并且将电解质陶瓷坯体置于炉内加热或者室温。当炉温达到一个固定值时，电路中电流瞬间急剧上升。这样，电解质陶瓷可以在几秒的时间内，烧结致密。因为烧结过程中出现了急剧上升的电流以及烧结的起始点，所以该技术被称为“闪烧”。闪烧技术一经问世，便展现出其特有的优势，具体如下： (1)烧结温度低；(2)烧结速率快；(3)恒温烧结时间短；(4)能够致密一些在传统高温烧结中难以致密的电解质，如BZY；(5)不需要添加烧结助剂；(6)装置简便。在闪烧过程中，存在电场、热场及其耦合作用等多物理过程。因此，其烧结机理也可能是基于这些物理过程的综合作用。目前主流的学术观点主要包括焦耳热效应理论、快速升温促进致密化理论、颗粒接触点局部热效应理论和缺陷作用理论等。包括离子导体(如3YSZ和8YSZ等多种立方、四方氧化锆相)、绝缘体 (Al2O3)、半导体(BaTiO3、ZnO和SiC等)和类金属性导电陶瓷(Co2MnO4和ZrB2)等。8YSZ可在120V/cm的电场作用下，在750℃，远低于传统烧结材料的温度下，实现致密化。
由于在高电压脉冲电泳沉积条件下，悬浮带电颗粒能量高、扩散迁移速率快，并且周期性或者间歇式沉积模式促使涂层均匀，沉积效率高，可以有效控制涂层的结构和厚度，同时可以灵活调节涂层的成分，高电压沉积过程伴随局部放电产生高温提高沉积颗粒之间的结合力。结合后期闪烧技术烧结，经过高效快速地在室温条件下烧结致密化获得致密且均匀的涂层，并且由于涂层与基体之间的接触电阻的存在，可以有效促进界面烧结，从而提高涂层界面结合力，避免传统的热喷涂和高温热处理对涂层及基体的热损伤。因此，提供了一种不仅工艺简单，设备要求低且高效快速在室温条件下制备Ti2AlC耐腐蚀涂层的方法，此方法具有广阔的应用前景。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)采用高电压脉冲电泳沉积方法沉积制备的Ti2AlC陶瓷涂层结构均匀，厚度均一、表面无裂纹。
(2)同时结合闪烧技术室温高效快速烧结获得Ti2AlC陶瓷涂层致密且结晶性良好、涂层界面结合较好，有效降低了涂层的孔隙率，大大提高了涂层的高温高压抗水蒸气腐蚀的性能。
(3)这种两步法制备Ti2AlC陶瓷涂层工艺简单且效率高，低温制备避免涂层和基体材料的热损伤，涂层成分和结构灵活可控。
(4)这种方法制备的Ti2AlC陶瓷涂层具有优良的抗水蒸气腐蚀的性能，能在400℃，10MPa的水热釜环境中对ZIRLO合金试样有效保护6-12h，有效阻止水蒸气扩散腐蚀。
附图说明
图1为实施例2制备得到的Ti2AlC陶瓷涂层断面的SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(100nm-2μm)分散于异丙醇中，配制成浓度为20-80g/L的悬浮液，放入超声波发生器中震荡30-100min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌6～48h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.1～1.0g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡30-100min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌6～48h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在200～2000V，脉冲频率控制在500-2000Hz，脉冲占空比控制在10％-90％，脉冲电泳沉积时间为5～50min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为50-100℃条件下干燥4-12h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为100～800V/cm，电流密度为50-1000mA/mm2，真空度控制在10-1-10-3Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层，涂层厚度为 60-300μm。
以下是更加详细的实施案例，通过以下实施案例进一步说明本发明的技术方案以及所能够获得的技术效果。
以下实施示例中，采用的钛铝碳(Ti2AlC)粉体是由福斯曼科技(北京)有限公司生产的，纯度≥98％。
异丙醇是由北京伊诺凯科技有限公司生产的，纯度≥99.0％。
碲是由北京伊诺凯科技有限公司生产的，纯度≥99.8％。
超声波发生器的功率为1000W，是由昆山市超声仪器有限公司生产。
高电压脉冲直流稳压稳流电源是由江苏扬州双鸿电子有限公司生产的型号为WWL-LDG系列2000V 1A型电源。
闪烧过程的交流恒压恒流电源是由江苏扬州鼎华电子有限公司生产的型号为ALP-2000V 5A型电源。
闪烧设备是真空高温管式炉，是由安徽合肥材料技术有限公司生产的 VBF-1200X-HB型管式炉。
干燥采用的是电热鼓风干燥箱，是由上海一恒科学仪器有限公司生产的 DHG-9075A型。
实施例1：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(200nm)分散于异丙醇中，配制成浓度为30 g/L的悬浮液，放入超声波发生器中震荡40min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌12h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.2g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡40min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌12h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在500V，脉冲频率控制在500Hz，脉冲占空比控制在30％，脉冲电泳沉积时间为20min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为60℃条件下干燥4h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为300V/cm，电流密度为200mA/mm2，真空度控制在10-1Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层，涂层厚度为70μm。
实施例2：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(500nm)分散于异丙醇中，配制成浓度为50 g/L的悬浮液，放入超声波发生器中震荡50min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌18h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.3g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡50min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌18h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在1000V，脉冲频率控制在1000Hz，脉冲占空比控制在50％，脉冲电泳沉积时间为30min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为70℃条件下干燥6h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为500V/cm，电流密度为300mA/mm2，真空度控制在10-2Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层，涂层厚度为90μm。
图1为本实施例制备得到的Ti2AlC陶瓷涂层断面的SEM图，从图中可看出，制备Ti2AlC陶瓷涂层厚度均一且结构致密，界面结合较好，涂层厚度大约为90μm。
实施例3：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(800nm)分散于异丙醇中，配制成浓度为40 g/L的悬浮液，放入超声波发生器中震荡60min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌24h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.15g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡60min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌24h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在800V，脉冲频率控制在1500Hz，脉冲占空比控制在60％，脉冲电泳沉积时间为40min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为80℃条件下干燥10h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为600V/cm，电流密度为400mA/mm2，真空度控制在10-3Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层，涂层厚度为180μm。
实施例4：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(100nm)分散于异丙醇中，配制成浓度为20 g/L的悬浮液，放入超声波发生器中震荡40min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌18h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.1g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡60min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌24h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在200V，脉冲频率控制在2000Hz，脉冲占空比控制在10％，脉冲电泳沉积时间为50min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为80℃条件下干燥10h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为100V/cm，电流密度为1000mA/mm2，真空度控制在10-1Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层。
实施例5：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(800nm)分散于异丙醇中，配制成浓度为50 g/L的悬浮液，放入超声波发生器中震荡60min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌24h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.5g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡60min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌24h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在500V，脉冲频率控制在1200Hz，脉冲占空比控制在70％，脉冲电泳沉积时间为30min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为80℃条件下干燥10h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为200V/cm，电流密度为200mA/mm2，真空度控制在10-2Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层。
实施例6：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(1μm)分散于异丙醇中，配制成浓度为60g/L 的悬浮液，放入超声波发生器中震荡60min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌 24h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为0.8g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡60min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌24h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在1000V，脉冲频率控制在800Hz，脉冲占空比控制在30％，脉冲电泳沉积时间为30min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为60℃条件下干燥10h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为200V/cm，电流密度为80mA/mm2，真空度控制在10-2Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层。
实施例7：
一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，包括：
(1)取钛铝碳(Ti2AlC)粉体(2μm)分散于异丙醇中，配制成浓度为80g/L 的悬浮液，放入超声波发生器中震荡60min，取出后再放置在磁力搅拌器上搅拌 24h，配置成均匀的悬浮液A；
(2)然后向上述悬浮液A中加入单质碲(Te)，控制单质碲的浓度为1g/L，然后将悬浮液A放入的超声波发生器中震荡60min，取出后放在磁力搅拌器上搅拌24h，得到悬浮液B；
(3)将悬浮液B倒入聚四氟乙烯容器内，然后将喷砂处理后的ZIRLO合金试样(15mm×20mm)夹在聚四氟乙烯容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入悬浮液B中，密封聚四氟乙烯容器；再将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，控制脉冲电压在2000V，脉冲频率控制在500Hz，脉冲占空比控制在10％，脉冲电泳沉积时间为5min，脉冲电泳沉积结束后取出试样，然后在温度为80℃条件下干燥10h；
(4)将步骤3中的涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结过程，控制样品的电场强度为800V/cm，电流密度为1000mA/mm2，真空度控制在10-3Pa，即可得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括：
将钛铝碳粉体分散于异丙醇中，配制成浓度为20-80g/L的悬浮液；
向悬浮液中加入单质碲，控制单质碲的浓度为0.1～1.0g/L，震荡搅拌得到混合悬浮液；
将混合悬浮液置于容器中，将喷砂处理后的ZIRLO合金试样夹在容器盖的阴极夹上，以石墨电极为阳极浸入混合悬浮液中，密封容器，将容器上的阴阳两极分别接到高电压直流脉冲电源相应的两极上，进行脉冲电泳沉积处理，完成后进行干燥处理；
将得到涂层试样采用铂片作为电极，石墨柱作为加压触头，进行闪烧烧结处理，得到致密且均匀的Ti2AlC陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述的一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述钛铝碳粉体的粒径为100nm-2μm。
3.根据权利要求1所述的一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，脉冲电泳沉积处理时控制控制脉冲电压在200～2000V，脉冲频率控制在500-2000Hz，脉冲占空比控制在10％-90％，脉冲电泳沉积时间为5～50min。
4.根据权利要求1或3所述的一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，脉冲电泳沉积处理时，控制脉冲电压在500～1000V，脉冲频率为800-1200Hz，脉冲占空比控制在30％-70％，脉冲电泳沉积时间为10-40min。
5.根据权利要求1所述的一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，脉冲电泳沉积处理结束后在温度50-100℃的条件下干燥4-12h。
6.根据权利要求1所述的一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，闪烧烧结处理时控制电场强度为100～800V/cm，电流密度为50-1000mA/mm2，真空度控制在10-1-10-3Pa。
7.根据权利要求1或6所述的一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，闪烧烧结处理时，控制电场强度200～500V/cm，电流密度80-200mA/mm2，真空度10-2-10-3Pa。
8.根据权利要求1所述的一种Ti2AlC耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述Ti2AlC陶瓷涂层的厚度为60-300μm。
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