[发明专利]一种难熔金属表面抗烧蚀涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种难熔金属表面抗烧蚀涂层及其制备方法，属于表面工程技术领域。所述方法包括：将钨粉和稀土碳化物粉末混合，喷雾造粒；将造粒得到的粉体经等离子球化后制成适包覆型粉体；采用可控气氛等离子喷涂工艺将所述包覆型粉体喷涂在难熔金属表面，得到抗烧蚀涂层。本发明提供的涂层耐受温度可达3000℃以上，能够满足新型武器型号技术指标的要求。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，涉及一种难熔金属表面抗烧蚀涂层及其制备方法。

背景技术

钼及其合金具有优异的高温力学性能、低的热膨胀系数和高的导电热系数，常用作高温结构材料和功能材料，是重要战略意义的稀有金属之一，现已广泛应用于航天、航空、核工业等诸多领域。但钼及钼合金在高温有氧环境中易氧化，当温度低于400℃时钼合金氧化速率很慢，合金表面生成不易挥发的MoO₂；温度在400-750℃时，氧化增重迅速加快，合金表面生成易挥发的MoO₃；温度高于750℃时，MoO₃挥发使增重急剧下降，质量损失严重，因此钼合金的高温氧化问题限制其作为耐热结构材料应用的可能性。

目前较理想的解决方法是在钼基材表面制备抗氧化涂层，使合金抗氧化性能及使用温度提高。金属钨具有非常高的熔点、沸点，极高的强度、硬度，以及很小的电子逸出功及很好的化学稳定性，基体材料表面涂镀金属钨及钨合金涂层后可提高材料的耐磨、耐蚀和热屏蔽性能，因而广泛用于固体火箭发动机喷管喉衬、飞行器舵翼面等各部件。

通常通过离子喷涂、气相沉积、熔盐电镀等方法在钼基合金表面制备金属钨涂层，金属钨涂层的耐受温度通常在2000℃以内，随着新型武器型号技术指标的不断提高，现有金属钨涂层体系已无法满足要求。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种难熔金属表面抗烧蚀涂层及其制备方法，通过在钨粉中添加稀土碳化物粉末，经等离子球化形成固熔强化的钨合金粉体，该合金粉体相比纯钨或其机械混合物，熔点、高温塑性、高温抗蠕变等物理性能均有大幅提升，通过可控气氛等离子喷涂工艺实现对该合金粉体的喷涂，形成抗烧蚀涂层，该涂层耐受温度可达3000℃以上，能够满足新型武器型号技术指标的要求。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种难熔金属表面抗烧蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钨粉和稀土碳化物粉末混合，喷雾造粒；

(2)将步骤(1)造粒得到的粉体经等离子球化后制成适包覆型粉体；

(3)采用可控气氛等离子喷涂工艺将所述包覆型粉体喷涂在难熔金属表面，得到抗烧蚀涂层。

在一可选实施例中，步骤(1)所述的钨粉和稀土碳化物粉末的粒径为1-10μm。

在一可选实施例中，步骤(1)喷雾造粒后粉体粒度为10-80μm。

在一可选实施例中，步骤(1)中所述的稀土碳化物粉末由碳化锆粉与碳化铪粉按照质量比为2:1-1.5的比例混合而成，所述的碳化锆粉与碳化铪粉的质量之和为所述钨粉、碳化锆粉与碳化铪粉总质量的5％-8％。

在一可选实施例中，步骤(1)中所述混合，先将所述碳化锆粉和碳化铪粉混合，然后加入所述钨粉混合。

在一可选实施例中，步骤(2)所述的等离子球化工艺参数包括：

主气流量为100-120scfh、辅气流量为10-20scfh、电流为800-950A、送粉量为60-80g/min。

在一可选实施例中，步骤(2)所述的包覆型粉体粒度范围为10-50μm。

在一可选实施例中，步骤(3)所述的可控气氛等离子喷涂工艺包括：