CN1442506A - 渗镀二硅化钼梯度材料制造技术 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及利用高能离子向金属基体渗镀二硅化钼形成梯度材料的制造技术。目前市场上MoSi2产品制造比较困难，一般都采用将MoSi2粉末冷压烧结或热压法生产制造，使用范围受到极大限制。本发明通过异常辉光放电原理，形成高能钼、硅离子，一定工艺下生成MoSi2，在金属基体表面形成一定厚度的MoSi2渗镀层。本发明技术制造的MoSi2梯度材料既有所选基材的强度、韧性以及好的工艺性，又有MoSi2的抗高温氧化、耐剧烈腐蚀、抵抗某些金属熔液侵蚀的特点。
Description
本发明涉及渗镀二硅化钼梯度材料制造技术。
自从1906年人们发现二硅化钼材料后，许多科技工作者对二硅化钼(以下简称MoSi2)的性能及用处进行了大量研究，证实MoSi2熔点高，导热系数高；在高温下具有优良的抗氧化性能；具有适宜的电阻和小的比电阻温度系数；具有抵抗钠、锂、铅、铋、锡等熔融金属的侵蚀；与氢氟酸、王水和各种无机酸不起作用。利用MoSi2上述特性，可以制造MoSi2高温发热元件，高温热电偶保护管；可以制造熔炼钠、锡、铅、锂、铋等金属坩埚及原子反应堆装置的热交换器；还可制造超高速飞机、火箭、导弹的某些零部件。过去MoSi2零部件生产均采用先制造MoSi2粉末，再用冷压烧结或热压法生产制品。此工艺使MoSi2尺寸和形状受到很大限制，而且生产出的制品硬而脆，冲击性能很低，运输、安装、使用都很困难。在化工、石油、冶金、建材等行业，很赏识MoSi2优良的抗高温氧化和耐腐蚀性能，但由于制造技术方面的原因一直无法推广使用。
既便如专利99112205、00126562.8、00800826.4、01112720.1、01141978.4等，也主要是对过去的MoSi2制造技术及设备的改进和创新，没有在MoSi2工艺技术上取得重要突破。没有涉及离子渗镀MoSi2梯度材料的制造技术。
本发明的目的在于提供渗镀二硅化钼梯度材料制造技术。
本发明的基本构思是：利用桶形阴极异常辉光放电原理，使钼和硅变成高能离子，在金属基体表面和表层分别形成MoSi2的镀层和注渗层。
本发明是通过以下技术方案实现的，它包括：金属基体与钼材、硅材置于桶形阴极内，在低真空氩气条件下形成异常辉光放电，产生氩离子、钼离子和硅离子，其生成的MoSi2一部分在一定温度下渗扩到金属基体中去，形成浓度呈梯度变化且有一定深度的MoSi2注渗层，另一部分在金属基体表面形成致密的镀层。
钼离子和硅离子经过负辉能量重叠区，获得高能量，快速溅射到金属基体表面，经过一系列物理化学反应及冶金反应，在基体表面形成高能量、高浓度的MoSi2。
金属基体表面具有高能量，高浓度的MoSi2，在一定温度下，沿着晶体缺陷快速扩散进金属基体中去，形成浓度呈梯度变化且有一定深度的注渗层。
金属基体表层MoSi2溅射收得率大于MoSi2向金属基体内的扩散率，通过适当工艺，基体外形成一层致密的MoSi2镀层。
本发明技术制造的渗镀MoSi2梯度材料，其组织结构和性能都呈梯度变化，金属基体外的MoSi2镀层具有MoSi2的基本性能，而金属基体内部仍具有所选基体材料的性能，一定深度的注渗层是两种材料性能的过渡区域。渗镀MoSi2梯度材料既保持了两种材料原有优点，又克服了MoSi2材料硬而脆，冲击性能低，不易加工制造的缺点，降低了制造成本。可对复杂形状及大尺寸的机械零部件方便地渗镀MoSi2，大大拓宽了MoSi2的应用范围。
下面结合具体实例加以说明：
实例1：取碳钢管一块和钼材、硅材一起置于低真空且充有氩气的桶形阴极内，在一定温度下，形成渗镀MoSi2梯度材料，此材料耐熔融锡液的侵蚀，使用寿命为原用不锈钢10倍以上。
实例2：拿碳钢一块和钼材、硅材置于低真空且充有氩气的桶形阴极内，在一定温度下，形成渗镀MoSi2梯度材料，把该材料放在10％稀盐酸或10％氢氧化钠溶液中，保持一定条件试验一个月，失重均在0.001g/h.m2以下，达到完全耐蚀材料级别的标准。
实例3：拿一件钴50高温合金和钼、硅材置于低真空且充有氩气的桶形阴极内，在一定温度下，形成渗镀MoSi2梯度材料，该材料在温度1200℃使用，且受介质中碳、硫、磷、钒等氧化物的高温腐蚀，其使用寿命比钴50高温合金提高5倍以上。
Claims (4)
1.一种渗镀二硅化钼梯度材料制造技术，其特征在于金属基体与钼材、硅材置于桶形阴极内，在低真空氩气条件下形成异常辉光放电，产生氩离子、钼离子和硅离子，其生成的MoSi2一部分在一定温度下渗扩到金属基体中去，形成浓度呈梯度变化且有一定深度的MoSi2注渗层，另一部分在金属基体表面形成致密的镀层。
2.根据权利要求1所述的渗镀二硅化钼梯度材料制造技术，其特征在于钼离子和硅离子经过负辉能量重叠区，获得高能量，快速溅射到金属基体表面，经过一系列物理化学反应及冶金反应，在基体表面形成高能量、高浓度的MoSi2。
3.根据权利要求1和2所述的渗镀二硅化钼梯度材料制造技术，其特征在于金属基体表面具有高能量、高浓度的MoSi2，在一定温度下，沿着晶体缺陷快速扩散进金属基体中去，形成浓度呈梯度变化且有一定深度的注渗层。
4.根据权利要求1和2所述渗镀二硅化钼梯度材料制造技术，其特征在于金属基体表层MoSi2溅射收得率大于MoSi2向金属基体内的扩散率，通过适当工艺，基体外形成一层致密的MoSi2镀层。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101678455B (zh) * | 2007-05-15 | 2012-09-26 | 阿卡姆股份公司 | 用于生成三维产品的方法和设备 |
| CN103788987B (zh) * | 2012-10-30 | 2016-05-25 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种防氧化抗结焦的烃类裂解炉管及其制备方法 |
| CN110304944A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-10-08 | 浙江星星科技股份有限公司 | 一种3d热弯石墨模具的表面处理方法 |
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2002
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| CN110304944B (zh) * | 2019-07-15 | 2021-10-22 | 浙江星星科技股份有限公司 | 一种3d热弯石墨模具的表面处理方法 |
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