[发明专利]一种在钛及其合金表面制备铂涂层方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铂涂层制备方法，尤其是涉及一种在钛及其合金表面制备铂涂层方法。

背景技术

钛及其合金具有良好的耐蚀性，较高的比强度和较小的质量密度，具备良好的综合机械性能，因此被广泛应用于航空航天以及化学工业并日益成为一种不可缺少的材料。然而，钛及其合金容易划伤、咬死和缺乏高温耐腐蚀性；而且钛合金在一定的环境温度、压力和气流下会发生燃烧即“钛火”现象，使其应用受到一定的限制。在钛及其合金表面覆盖铂可以弥补以上缺点。铂涂层具有优良的抗氧化性能、电催化性能、化学性质稳定和最耐腐蚀性，是保护涂层和催化电极的重要功能材料。钛及其合金上沉积铂则能发挥基体本身和铂涂层的优点，克服其缺点。

美国专利3698939(公开日为1972.10.17)公开了一种在金属及其合金制备铂涂层方法，该方法是通过在含有氯铂酸盐的碱性浴室进行化学电镀法，组分中还有肼作为还原剂、氢氧化铵、氯化碱金属或氯化铵和润湿剂，并且添加一些盐类以改善电镀效果，增强在沉积过程中晶粒细化，降低溶液表面拉力和减少涂层应力来获得致密的、连续的、与金属基体结合好的铂涂层，该方法的优点是不需要较多的设备而且可以在不同大小、形状结构复杂的基体上电镀铂涂层。该方法的缺点是电镀溶液稳定性不容易控制，不能保证要求镀铂缓慢持续进行，从而难以保证获得致密、较厚、结合良好的铂涂层。

2001年出版的《Desalination》第136卷杂志中“Corrosion testing of platinum metals CVDcoated titanium anodes in seawater-simulated solution”一文公开了利用化学气相沉积方法在钛薄片上沉积铂涂层，该方法是起初需要对钛基体表面进行抛光酒精清洗处理在150℃下干燥1小时，然后在反应炉中以氩气作运载气体，在氧气气氛条件下对乙酰丙酮铂有机物作为先驱体，在280～550℃低温热分解获得铂涂层，该方法的优点是低温热分解获得高温涂层、获得致密连续的涂层，该方法缺点是对工艺参数控制困难，所得的涂层容易含有一些碳等其它杂质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在钛及其合金表面制备铂涂层的方法，该方法能克服现有技术中工艺复杂、涂层含有杂质等缺点。其特征在于在氩气环境下源极和阳极之间设有直流电源并使其间产生辉光放电形成氩离子轰击高纯度的铂靶材，从而使铂原子被溅射出来，经沉积和扩散从而使钛及其合金表面形成铂涂层。涂层的厚度可以通过调整工作气压、源极电位、阴极电位以及温度与保温时间等工艺参数加以控制。通过等离子渗铂金属，可以在钛及其合金基体表面形成过渡层使得与基体更加结合牢固的铂涂层，而且钛和铂的热膨胀系数匹配，可以制备出致密的结合强的铂涂层。涂层与基体有着良好的结合力还必须通过对基体表面进行处理。

本发明提供的是在钛及其合金表面制备铂涂层方法，包括下述顺序步骤：

1.钛及其合金表面处理，利用较细砂纸处理，然后抛光去除表面一层氧化膜，经酒精超声清洗，自然晾干。

2.在真空设备中，将钛及其合金基体作为阴极，铂靶材作为源极，调节靶材和基体之间的距离，保持在15～20mm之间，工作气压为30～50Pa，阴极电位为300～350V，源极电位为850～950V，按照设定好的工艺参数(包括源极电位、阴极电位、工作气压、沉积时间等等)进行铂涂层的沉积，需要保温2～5h。

3.上述铂涂层沉积过程中，靶材和基体同时溅射，铂靶溅射量远大于基体的溅射量，沉积的涂层中含有大量铂元素和少量的钛及其合金元素，随着沉积的进行，基体元素逐渐减少至纯铂涂层形成。沉积过程中铂原子与基体原子之间的相互扩散，使得过渡层更明显，涂层结合更加牢固，而且制备的涂层表面平整、光洁、致密。

本发明的优点在于：(1)沉积速度快，浓度高，厚度容易控制，没有污染，提高了铂涂层制备的效率；(2)对曲面形状的钛及其合金基体也可以制备铂涂层；(3)可以获得平整、光洁、致密连续没有裂纹的铂涂层；(4)铂涂层与钛及其合金之间结合牢固；(5)阻燃功能和耐腐蚀性能有表面铂涂层承担，整体力学性能则靠基体钛材承担，保持了钛合金比强度等优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1