[发明专利]一种防止钼及钼合金氧化的包覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金表面处理的方法，特别涉及一种防止钼及钼合金氧化的包覆方法。

背景技术

钼具有强度大、硬度高、耐磨性和导热导电性好等特点，钼合金除具有钼的特点外，还具有膨胀系数小、耐蚀性能好的优点，常被用作高温结构材料和功能材料，因而广泛应用于冶金、机械、石油、化工、国防、航空航天、电子、核工业等诸多领域。但由于钼及钼合金在温度达到400℃时发生氧化，形成MoO₂；在500℃～600℃时迅速氧化成MoO₃挥发。所以钼的氧化行为影响了其高温力学性能。

常见的抗氧化涂层有：Ni、Pd、Au、Rh等金属电镀涂层；Ni-Cr、Pt、Pt-Rh等包覆涂层；Cr、Cr-Y、Cr-Mn熔盐电镀涂层。但Ni与Mo的膨胀系数相差较大，在高温互扩散出现脆性相，Cr涂层高温氧化变脆而脱落；贵金属涂层如Pt、Y等，在温度超过1400℃与Mo发生互扩散。

采用电镀、喷涂、熔覆、气相沉积等涂层工艺，涂层与基体的结合强度低，相容性较差，造成使用过程中涂层开裂甚至脱落，从而影响涂层对基体的抗氧化能力。

发明内容

针对现有防氧化技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提出一种防止钼及钼合金氧化的包覆方法。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种防止钼及钼合金氧化的包覆方法，其特征在于，按照下列步骤进行：

(1)将Al₄SiC₄粉末与HfC粉末按质量分数百分比：Al₄SiC₄：HfC＝(55％～75％)：(25％～45％)混合均匀得到Al₄SiC₄-HfC粉末；

将Al₄SiC₄-HfC粉末与复合粘结剂按体积比1：3～1；2混合，搅拌均匀，配制成粘稠状的包覆填充料浆；

(2)先将等静压柔性包套内放置一个轻质填充块，使轻质填充块与等静压柔性包套之间有一定的间隙，再将等静压柔性包套固定在薄壁塑模支撑装置上，然后将包覆填充料浆通过注浆口浇注进等静压柔性包套的间隙内，在等静压柔性包套的壁内形成包覆填充料浆围成的半封闭腔体；半封闭腔体周围的包覆填充料层厚度为1mm～3mm；

待等静压柔性包套内的包覆填充料浆固化后，撤去轻质填充块，将钼及钼合金粉末装料至包覆填充料浆所围成的半封闭腔体内，钼及钼合金粉末装料高度与包覆填充料浆的半封闭腔体的高度相平；之后，再使用包覆填充料浆覆盖钼及钼合金粉料上表面，覆盖厚度1～3mm，以实现包覆填充料浆对钼及钼合金粉体的全封闭包覆；

(3)对等静压柔性包套按照常规的方法进行真空处理后，密封，然后进行等静压压制，将压制成形的钼及钼合金坯料经过排胶、烧结及退火，在钼及钼合金表面形成一层防止基体氧化的Al₄SiC₄-HfC包覆层。

根据本发明，所述的钼及钼合金粉末为纯钼、TZM合金、TZC合金、钼镧合金、钼钛合金、钼铼合金或钼铜合金制备。

所述的复合粘结剂按由下列质量分数的原料配制而成：钛酸钾纤维粘结剂：40％～50％，甲基丙烯酸单体热熔粘结剂：15％～20％，硅氧烷热熔粘结剂：8％～10％，分散剂：1.0％～2.0％，促凝剂：5％～8％，其余为酒精，原料的质量百分比之和为100％。

本发明通过Al₄SiC₄-HfC包覆钼及钼合金，首先在200℃～400℃温度区间，钼及钼合金表面的残余氧被Al₄SiC₄-HfC中的C还原，生成的CO₂气体通过孔隙扩散至界面，随着烧结过程被排出合金体。其次，钼及钼合金内部的残余氧在一般钼及钼合金开始发生氧化挥发，并导致性能恶化的温度区间400℃～1650℃，与包覆填充Al₄SiC₄-HfC中的Al、Si、Hf发生反应，生成氧化物，形成致密的氧化膜。先后在最外层形成Al₂O₃氧化膜，在中间层形成致密的SiO₂及HfO₂氧化层，既消耗掉钼及钼合金内部的残余氧，同时又由于致密氧化膜和氧化层的形成，阻碍环境介质中的氧通过扩散进入钼及钼合金基体中，从而防止钼及钼合金基体氧化。

本发明与现有技术相比，有如下优点：