[发明专利]在铌钨合金上制备高温抗氧化涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用冷喷涂和激光熔覆技术在铌钨合金(Nb521)表面制备高温抗氧化纳米复合涂层的方法，尤其是在铌钨合金上制备高温抗氧化涂层的方法。

背景技术

目前，我国正在扩展太空运载火箭工业，以便支持卫星发射服务和载人航天及月球探索计划。在扩展太空运载火箭工业的同时，火箭发动机也在不断升级，随着火箭发动机的升级，新型高温高比强度铌钨合金(Nb521)材料在发动机高温部件的应用也越来越多，而应用于这些高温部件的铌钨合金(Nb521)大多是表面加制高温抗氧化，抗腐蚀性能涂层的材料。

目前，国内铌钨合金(Nb521)涂层的制备方法主要是采用微米涂层粉体使用浆料熔烧法。其方法是取300～500目(粒度28～48微米)的几种涂层配方粉料，加入无水乙醇或纯水均匀混合制成涂层料浆，然后将涂层料浆涂覆在铌钨合金(Nb521)基材上，在温度1350℃～1650℃真空炉中烧结制得。该方法详见公开(公告)号为CN1948218，发明名称为《高温抗氧化材料及由其制备的高温抗氧化涂层》发明专利申请文件。

但申请人在使用中发现上述方法采用微米涂层粉体使用浆料熔烧法，该制备方法涂层使用粉体为300～500目，也就是粒度为28～48微米，这种微米粉体制备的涂层结构疏松，涂层粉体间隙大，在高温大气环境下，由于氧的侵蚀，涂层先从粉体间隙开始破坏进而扩散，这种局部性破坏，导致整个零件提前报废，大大缩短了零件和涂层的整体寿命。而且用该方法制备的铌钨合金(Nb521)高温抗氧化涂层涂层和基材的结合力不强，且涂层脆，弯曲大于45°涂层会发生脆断，且弯曲区涂层会出现脱落，导致该涂层在安装或工作过程需弯曲的高温工件上无法使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种在铌钨合金上制备高温抗氧化涂层的方法，该方法能够提高涂层的致密性，堵住腐蚀介质的渗透，在高温大气环境下，避免涂层出现局部破坏而影响整体涂层的使用，涂层达到寿命时整体失效，避免了因局部涂层破坏而使整个零件提前报废，尤其是用该方法制备的铌钨合金(Nb521)高温抗氧化涂层的韧性好，涂层和基材的结合力强，弯曲180°涂层不会脆断也不会脱落。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种在铌钨合金上制备高温抗氧化涂层的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

a、取高温抗氧化材料，将其中的Mo和Si组分分别加工成纳米粉体待用，然后将其余组分混合后也加工成纳米粉体待用；

b、先将Si纳米粉体冷喷涂在铌钨合金基材上；

c、再将步骤a中所述的其余组分混合后的纳米粉体冷喷涂在铌钨合金基材上；

d、然后将Mo纳米粉体冷喷涂在铌钨合金基材上，此时所有涂层总厚度控制在50～140微米；

e、将喷涂后的铌钨合金基材用激光束辐照扫描熔化涂层即可。

其中步骤b中使用冷喷涂设备将铌钨合金基材固定在机架上，将Si纳米粉体加入送粉器，将喷枪喷嘴进口处工作气压力调整为3Mpa，温度450℃，送粉速度为20克/分，工作气加热到550℃，增压至3.5Mpa，喷枪喷嘴选用喉部直径2.7mm，出口直径8.6mm，用氮气为工作气，氮气流量为30-55标米^3/时，启动设备完成喷涂过程；步骤c中将步骤a中所述的其余组分混合后的纳米粉体加入送粉器，将喷枪喷嘴进口处工作气压力调整为3Mpa，温度350℃，送粉速度为30克/分，工作气加热到550℃，增压至3.5Mpa，喷枪喷嘴选用喉部直径2.7mm，出口直径8.6mm，用氮气为工作气，氮气流量为30-55标米^3/时，启动设备完成喷涂过程；步骤d中将Mo纳米粉体加入送粉器，将喷枪喷嘴进口处工作气压力调整为3Mpa，温度450℃，送粉速度为20克/分，工作气加热到550℃，增压至3.5Mpa，喷嘴选用喉部直径2.7mm，出口直径8.6mm，用氮气为工作气，氮气流量为30-55标米^3/时，启动设备完成喷涂过程。

其中步骤e中激光束辐照扫描过程激光波长10.6μm，激光输出功率2.8～4kW、光束扫描速度2.5～5.5mm/s。

一种在铌钨合金上制备高温抗氧化涂层的方法，其特别之处在于，包括如下步骤：

a、取高温抗氧化材料，将其中的Mo和Si组分分别加工成纳米粉体待用，然后将其余组分混合后也加工成纳米粉体待用；

b、先将Mo纳米粉体冷喷涂在铌钨合金基材上；

c、再将步骤a中所述的其余组分混合后的纳米粉体冷喷涂在铌钨合金基材上；