[发明专利]一种纯钼表面多元高温抗氧化复合涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种纯钼表面多元高温抗氧化复合涂层的制备方法，包括步骤1、将纯钼基体预磨，超声波清洗后烘干，得到纯钼试样；步骤2、配制包埋渗剂；步骤3、将纯钼试样包埋于装有包埋渗剂的方舟中并将方舟密封，将方舟置于高温管式炉中并通入氩气，控制高温管式炉温度为900‑1500℃，保温时间为1‑10h，随炉冷却至室温后在纯钼试样表面获得Mo‑Si‑B‑Y涂层；步骤4、对有Mo‑Si‑B‑Y涂层的纯钼试样进行酸洗和超声波清洗，步骤5、将YSZ粉体加入热喷涂设备，调节热喷涂设备参数使YSZ通过等离子焰流均匀地喷涂在Mo‑Si‑B‑Y复合涂层表面，最终得到纯钼表面Mo‑Si‑B‑Y‑Zr多元高温抗氧化复合涂层；本发明获得的复合涂层提高了纯钼基体的高温抗氧化性能，具有操作简单，易于工业化生产的特点。

技术领域

本发明属于难熔金属表面改性方法技术领域，具体涉及一种纯钼表面多元高温抗氧化复合涂层的制备方法。

背景技术

难熔金属钼(Mo)具有熔点高、导热性能好和耐腐蚀性好等优良性能，在航空、航天、电子和冶金等行业都具有广阔的应用前景。然而，纯钼在400℃以上的氧化环境中极易被氧化，严重制约了它作为高温材料的使用。因此需要在纯钼金属表面制备抗氧化涂层以适应其在航空航天等高温环境的应用。

MoSi₂是一种道尔顿型金属间化合物，在1900℃以下为C11b型体心正方晶体结构，在1900～2030℃为C40型六方晶体结构。在MoSi₂晶体结构中，原子间的结合既有金属键又有共价键，因此MoSi₂具有金属和陶瓷的双重特性，大量研究表明MoSi₂在1600℃的高温下有良好的抗氧化性能，但是MoSi₂在400～600℃的空气气氛中会出现“Pesting”氧化现象使涂层快速失效，并且MoSi₂和纯钼基体存在热膨胀系数不匹配的问题，导致涂层易剥落从而降低了涂层的使用寿命，这使得MoSi₂的应用受到限制。

近年来研究者通过引入B，Cr，N等元素有效解决了MoSi₂涂层热膨胀系数失配的问题，其中B元素可以与Mo反应生成热膨胀系数较低的MoB，不仅解决了基体与涂层热膨胀系数不匹配的问题，还在氧化过程中阻挡了Si元素向内扩散形成抗氧化性差的贫硅相，并且氧化过程中B元素会向外扩散形成具有流动性的B₂O₃，能够愈合涂层氧化过程中产生的裂纹，因而在钼及钼合金表面保护涂层制备领域应用广泛。但就其抗氧化效果来看，Mo-Si-B涂层的工作温度多在1000-1400℃之间，并且在1300℃的高温下其寿命一般不超过100h，而航空航天领域则要求材料达到更高的耐受温度。YSZ(Y₂O₃稳定的ZrO₂)材料是典型的航空发动机热障材料，对叶片基体能起到良好的隔热作用，有望进一步提高钼及钼合金的高温抗氧化性能。如何将Mo-Si-B与YSZ(Y₂O₃稳定的ZrO₂)有效结合，以进一步提高Mo-Si-B涂层在较高温度下的抗氧化性能，对拓宽钼及钼合金在航空航天领域的应用具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纯钼表面多元高温抗氧化复合涂层的制备方法，能够得到组织致密、厚度均匀、抗氧化性能优异的改性涂层。

本发明采用的技术方案为，一种纯钼表面多元高温抗氧化复合涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将纯钼基体预磨，超声波清洗后烘干，得到纯钼试样；

步骤2、配制包埋渗剂，备用；

步骤3、将纯钼试样包埋于装有包埋渗剂的方舟中并将方舟密封，将方舟置于高温管式炉中并通入氩气，控制高温管式炉温度为900-1500℃，保温时间为1-10h，随炉冷却至室温后在纯钼试样表面获得Mo-Si-B-Y涂层；