[发明专利]一种致密钨涂层的制备方法

摘要

本发明提供一种致密钨涂层的制备方法，属于表面工程技术领域。其特征在于：以微细钨粉为原料，采用射频等离子体为高温热源提供充足的热量，氩气为工作气和粉末载气将钨粉送入等离子体高温区，钨粉穿过等离子体高温区时迅速吸热、熔融，完全熔融的钨粉在氩气保护气氛下沉积、熔覆、凝固在基体表面，形成致密的钨涂层。其优点是射频等离子体能量密度高，粉末完全熔融球化，制备出的钨涂层致密度高，气孔率低，涂层与基体结合强度高；同时，粉末的利用率高，生产成本低。本方法制备的钨涂层具有良好的抗热辐照和抗热冲击性能，适合应用于核聚变装置中的面向等离子体材料等领域。

主权项

一种致密钨涂层的制备方法，其特征在于：步骤一：选择平均粒度为5μm~45μm的钨粉为原料，在 90℃的真空干燥箱内烘干备用；以不锈钢、无氧铜或铜合金为喷涂基体，经喷砂预处理后，再用丙酮或酒精进行除油清洗，从而获得清洁、粗糙的表面；步骤二：对真空室进行预抽真空处理，使真空室内真空度小于等于1×10‑3Pa，防止粉末及涂层的氧化；采用射频等离子体为高温热源，以氩气为工作气建立氩等离子体炬，以氩气为保护气以防止等离子体工作时石英管内表面温度过高造成毁坏，并以氩气作为粉末载气将钨粉经喂料系统、加料枪轴向送入等离子弧中；工艺参数为：设备运行的等离子体炬工作功率30～75KW，氩气工作气流量20～45slpm，氩气保护气流量20～110slpm，射频等离子体系统运行时腔室内压力200～300mm汞柱；步骤三：以流量为3.5~10slpm的氩气作为粉末载气将钨粉经加料枪轴向送入等离子弧中，钨粉的加料速率为5~50g/min；钨粉的粉末颗粒在轴线上穿过等离子体高温区瞬间迅速吸热、熔融，完全熔融的钨粉喷入真空室后沉积、熔覆、凝固在基体表面形成致密钨涂层； 涂层基体在制备过程中采用强制水冷却，使得基体温度处于150~350℃；射频等离子体尾焰与基体沉积距离为20~150mm。