[发明专利]一种钛合金表面抗热冲刷涂层的制备方法

权利要求书

1.一种钛合金表面抗热冲刷涂层的制备方法，该方法的操作步骤如下：

步骤1、在磁控溅射设备中，对钛合金基材进行沉积，采用TiAl或Ti₃Al作为溅射靶材；在钛合金基材表面沉积出TiAl或Ti₃Al的结合层，其中工作气体为Ar气；磁控溅射的背底真空高于10^-4Pa后，基材加温至300～600℃，靶基距为30～150mm，溅射压强为0.4～2Pa，偏压-100V～-250V，溅射电流密度20～60mA/cm²，溅射时间0.5～3h，结合层厚度为5～10μm；

步骤2、在结合层表面沉积出TiAlN或Ti₃AlN致密组元梯度涂层，其中工作气体为Ar气和N₂气的混合气体；溅射压强为0.4～2Pa，靶基距为30～150mm，偏压为-150V～-250V，溅射电流密度20～60mA/cm²；混合气体中N₂气与Ar气的质量比为5％～60％；

步骤3、在致密组元梯度涂层表面沉积出TiAlN或Ti₃AlN的组织梯度涂层，其中工作气体为Ar气和N₂气的混合气体，步骤3中Ar气和N₂气的混合气体中N₂气与Ar气的质量比高于步骤2中的N₂气与Ar气的质量比；混合气体的N₂气与Ar气的质量比为30％～60％，溅射压强为0.4～2Pa，溅射电流密度20～60mA/cm²，靶基距为30～150mm，偏压-40V～-250V；

步骤4、采用TiAl、Ti₃Al、Ta或Hf作为溅射靶材；在组织梯度涂层表面沉积出碳化物和非晶碳复合材料涂层，其中工作气体为Ar气和CH₄气的混合气体；靶基距为30～150mm，混合气体中CH₄气与Ar气质量比为5％～20％，溅射压强为0.4～2Pa，溅射电流密度20～60mA/cm²，偏压0V～-200V，溅射时间0.5～1.5h，碳化物和非晶碳复合材料涂层厚度为1～3μm。

2.根据权利要求1所述的一种钛合金表面抗热冲刷涂层的制备方法，其特征在于：步骤1中对钛合金基材进行沉积之前，对沉积区域的钛合金基材表面进行抛光处理。

3.根据权利要求1所述的一种钛合金表面抗热冲刷涂层的制备方法，其特征在于：在抛光处理后对抛光区域进行清洗，清洗采用丙酮、酒精和去离子水。

4.根据权利要求1所述的一种钛合金表面抗热冲刷涂层的制备方法，其特征在于：步骤2的混合气体中N₂气与Ar气的质量比从第一阶段逐级提高到第五阶段：第一阶段的质量比为3％～8％，第二阶段的质量比为5％～15％，第三阶段的质量比为10％～25％，第四阶段的质量比为20％～35％，第五阶段的质量比为30％～60％，溅射时间1.5～4h，致密组元梯度涂层的厚度为2～5μm。

5.根据权利要求1所述的一种钛合金表面抗热冲刷涂层的制备方法，其特征在于：步骤3中偏压从第一阶段逐级提高到第四阶段：第一阶段偏压为-200V～-250V，第二阶段偏压为-150V～-200V，第三阶段偏压为-100V～-150V，第四阶段偏压为-40V～-100V，溅射时间5～8h，组织梯度涂层的厚度为10～30μm。

6.根据权利要求1所述的一种钛合金表面抗热冲刷涂层的制备方法，其特征在于：步骤3中所述偏压从-250V逐渐升高-40V。