[发明专利]一种钛锰合金涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种钛锰合金涂层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(1)在表面经过刻蚀处理的金属Ti片上镀一层金属Mn；(2)将表面镀有金属Mn涂层的钛片进行高温退火处理，得到钛锰涂层材料。本发明所提出的钛锰合金涂层是采用真空、Ar、N₂或NH₃气氛退火处理，Mn在高温作用下分别通过固相散的方式渗透到金属钛表面，使得钛和锰结合非常紧密，制备的钛锰涂层具有很高的强度，同时与基底的附着力较好；整个制备过程处于隔氧状态，所制备的钛锰合金涂层的纯度高。这种工艺制备的钛锰合金涂层致密平整，强度高，涂层附着力强，成本低，同时制备工艺简单，易于在工艺上实施和大批量生产。

技术领域

本发明属于合金材料领域，涉及一种合金涂层材料的制备方法，特别是涉及一种钛锰合金涂层材料的制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，许多新的材料表面技术不断涌现，如电镀、化学镀、堆焊、热喷涂、化学转化膜、气相沉积和铸渗等，这些工艺对提高材料本身的强度和使用寿命具有较好的效果。近些年，对储氢能力和制备EMD的标准不断提高，越来越多的钛合金材料被广泛应用在其中，其中最具代表性的当属钛锰合金涂层材料。钛锰合金具有储氢容量大、易活化并且能在低压吸收和释放氢、原料丰富且成本低廉、合金易加工等优点。因此，钛锰合金作为AB₂型储氢合金的典型代表被广泛研究。

除此之外，在EMD的制备过程中，因钛锰合金具有特殊性能，如强度高、耐腐蚀性强、材料的导电性好，也被广泛应用。另外，可根据应用环境的使用要求，来调控钛、锰元素比使得钛锰合金层化学成分、组织、性能达到最佳配合，来克服钛合金材料铸造性能差的困难。目前钛锰合金涂层材料的制备主要采用渗铸、制备混合浆料烧结等工艺，形成钛基钛锰合金涂层材料。

专利CN 87216402公开了电解用复合阳极，主要制备钛基钛锰涂层用阳极材料的方法：采用刷涂或喷涂的方法将一种混合浆液涂在纯钛基体的表面上，再进行烧结制备涂层与基体牢固冶金接合的复合涂层阳极，但其刷涂或喷涂工艺复杂，人为影响因素较大，涂层极易不均匀，且采用胶体作为粘结剂，排胶不完全或裂解易于污染产品；另外，采用配制含有锰粉和钛粉的浆料在进行刷涂时，会造成钛粉和锰粉的氧化，使得涂层材料的含氧量过高，降低钛锰合金涂层材料的纯度和结晶性，影响钛锰合金涂层材料的使用寿命。

专利CN 101603180A公开了一种钛锰合金涂层的制备方法：在真空炉内，采用脉冲电流对装载于钼舟内的锰粉或锰块加热，获得锰蒸气，使锰蒸汽在钛板表面吸附，并向钛板内扩散形成渗Mn层。虽然这种方法制备钛锰合金涂层表面均匀，但是制备工艺较为复杂，且对制备装置要求较高；虽然此方法可减少氧原子的污染，采用气相渗锰时，气体在高温下扩散方式较为复杂，会导致制备的钛锰涂层材料的附着力较差，降低涂层材料的强度。

因此，亟需开发一种钛锰结合紧密、强度高、成本低、杂质含量低、结晶性高，工艺简单的钛锰合金涂层的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛锰合金涂层的制备方法，采用电沉积、磁控溅射、化学气相沉积、原子层沉积等工艺在金属Ti片表面镀一层致密的金属Mn薄膜，将附有金属Mn薄膜的Ti片置于高温炉中进行高温退火处理，使得金属锰均匀的扩散到金属钛表面，制备出钛和锰结合非常紧密的钛锰合金涂层材料。此法制备工艺简单，成本低，时间短，涂层材料杂质含量低，整个工艺过程无污染，易于规模化生产。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种钛锰合金涂层的制备方法包括以下步骤：

步骤1：对金属Ti片表面依次进行除油，打磨，然后用酸对表面进行刻蚀，增加其表面的粗糙度，提高金属Mn镀层的附着力，采用电沉积、磁控溅射、化学气相沉积、原子层沉积法等工艺在金属Ti片表面镀一层致密的金属Mn薄膜，进一步优选制备工艺为电化学沉积。