[发明专利]一种制备二硅化钽涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备二硅化钽涂层的方法，具体涉及一种通过等离子体喷涂技术制备二硅化钽涂层的方法。

背景技术

二硅化钽具有高熔点、低电阻率、抗腐蚀、抗高温氧化性以及与硅、碳等基体材料具有良好的兼容性等优异性能，作为栅材料、集成电路的连结线路、高温抗氧化涂层等，在电热元件、高温结构部件、电子器件等方面得到了较广泛的研究与应用[崔春娟，张军，刘林，傅恒志，难熔金属硅化物TaSi₂的研究进展，材料热处理技术，39(2010)72-74]。

文献报道的二硅化钽块体制备方法包括：燃烧合成法（combustion systhesis,CS）或自蔓延高温合成法（self-propagating high-temperature synthesis,SHS）、电弧熔炼法等。二硅化钽粉体的制备方法除了燃烧合成法或自蔓延高温合成法，还有机械化学反应法。相对于块体或粉体材料，二硅化钽涂层或薄膜的研究报道很少。X.Q.Cheng等采用离子注入法在硅片表面注入钽离子，可直接形成TaSi₂，但此方法形成的TaSi₂薄膜厚度小于1μm[X.Q.Cheng,R.S.Wang,X.J.Tang,B.X.Liu,Formation of TaSi₂and associated fractal growth on Si surface upon high current pulsed Ta-ion implantation,Journal of Alloys and Compounds,363(2004):236-241]。X.Shi等采用包埋法在加有SiC涂层的C/C复合材料表面制备了较厚的二硅化钽涂层，发现所制备的涂层具有较好的静态高温抗氧化性能。但是XRD结果发现该涂层除了TaSi₂相外，还含有SiC相和Si相[X.Shi,X.Zeng,H.Li,Q.Fu,J.Zou,TaSi₂oxidation protective coating for SiC coated carbon/carbon composites,Rare Metal Materials and Engineering,40(2011)0403-0406]。因此，通过何种合理的方式得到纯净、厚度可控的二硅化钽涂层或薄膜，将是该领域技术人员的重点研究方向之一。

发明内容

本发明旨在克服现有制备二硅化钽涂层方法存在的杂质相多、薄膜厚度小等问题，本发明提供了一种通过等离子体喷涂技术制备二硅化钽涂层的方法。

本发明提供的通过等离子体喷涂技术制备二硅化钽涂层的方法，所述方法包括：

采用粒径范围为10～120微米，纯度大于95wt%的二硅化钽粉，运用真空等离子体喷涂工艺或低压等离子体喷涂工艺将二硅化钽粉喷涂于预处理的耐高温基体材料表面，即得二硅化钽涂层，所述等离子体喷涂工艺的参数为见表1。通过喷涂遍数的控制，涂层厚度可为几十微米～几百微米。

表1真空等离子体喷涂工艺参数

^*slpm：标准升/分钟。

较佳地，所述二硅化钽粉在100～120℃烘干1～3小时再用于喷涂。

较佳地，所述基体材料可为不锈钢、高温合金、碳材料等。

较佳地，所述基体材料的表面预处理可为喷砂或砂纸打磨处理。

较佳地，所述喷砂压强可为0.1～3MPa。

较佳地，所述真空等离子体喷涂工艺或低压等离子体喷涂工艺，二硅化钽涂层的制备是在惰性气体保护气氛下完成的，采用的惰性保护气体为Ar或N₂气。

本发明的有益效果：

经本发明得到二硅化钽涂层不含有其它杂质相，显微结构均匀、致密，具有良好的化学稳定性和低温抗氧化性能。

附图说明

图1是真空等离子体喷涂二硅化钽涂层与二硅化钽原料粉体的XRD图谱，说明真空等离子体喷涂二硅化钽涂层的相组成与二硅化钽原料粉体相同，不含有其它杂质相；

图2是真空等离子体喷涂二硅化钽涂层的截面形貌图，可以发现该方法制备的二硅化钽涂层具有致密、均匀的显微结构，通过喷涂遍数的控制，可获得厚度为几十微米到几百微米的涂层；