[发明专利]一种在钛合金零件上制备高纯度耐腐蚀铝涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在钛合金零件上制备高纯度耐腐蚀铝涂层的方法，属于钛合金零件加工技术领域。

背景技术

钛合金由于具有重量轻，抗疲劳性能好的特点，所以在航空航天领域广泛使用钛合金零件。但由于航空航天飞行器上的零件工作环境复杂，温度变化范围大，所以对钛合金的抗腐蚀性有极严格的要求。为了提高钛合金的抗腐蚀性，同时又不影响钛合金零件内部的金相组织结构，通常的做法是在300-400℃温度下在钛合金零件表面制备一层铝涂层。铝涂层的耐腐蚀性能由其厚度和致密度决定，涂层制备温度由涂覆工艺方法决定。随着涂层厚度的增加，其阻止外界腐蚀的可能性会加大，但厚度增加会严重影响涂层与零件的结合性能，出现涂层的开裂和剥落，同时会提高零件材料的温度，引起钛合金零件的组织变化。为了避免该现象的发生，人们研究了各种方法在不同零件上制备铝涂层，但制备的铝涂层在厚度、结合力、致密度、涂覆温度等方面总不能同时满足钛合金零件涂覆层的综合性能要求。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在钛合金零件上制备高纯度耐腐蚀铝涂层的方法。该方法通过调整不同的工艺参数而达到调节涂层厚度、致密度、结合力、涂覆温度等综合性能，可以在钛合金零件表面沉积一层综合性能优良的铝涂层，以满足批量钛合金零件两面形成的铝涂层的综合性能。

本发明是这样实现的：本发明的一种在钛合金零件上制备高纯度耐腐蚀铝涂层的方法是按下述步骤对钛合金零件制备铝涂层：去除钛合金零件表面油渍→对钛合金零件进行氩等离子溅射清洗→在钛合金零件上沉积铝涂层。

上述去除钛合金零件表面油渍是将钛合金零件置入超声波清洗设备中20～40分钟后取出干燥。

上述去除钛合金零件表面油渍是将钛合金零件置入超声波清洗设备中30分钟后取出干燥。

前述对钛合金零件进行氩等离子溅射清洗是将钛合金零件置入大功率中频磁控溅射设备的真空室内，抽真空至3.6×10 ^-3Pa，通入1～2Pa氩气，对钛合金零件进行氩等离子溅射清洗8～12分钟。

上述对钛合金零件进行氩等离子溅射清洗是将钛合金零件置入大功率中频磁控溅射设备的真空室内，抽真空至3.6×10 ^-3Pa，通入1～2Pa氩气，对钛合金零件进行氩等离子溅射清洗10分钟。

上述氩等离子溅射是在钛合金零件上施加-1500V的偏压，使零件与氩气之间产生辉光放电，由辉光放电形成的氩等离子体对钛合金零件进行氩等离子体溅射清洗。

前述在钛合金零件上沉积铝涂层是将钛合金零件置入大功率中频磁控溅射设备的真空室内的同时将99.9%的纯铝也置入真空室作为靶材；对靶材施加8～12A的电流进行预溅射清洗4～6分钟，除去靶材表面的氧化物等杂质；将氩气压强调整至0.5×10 ^-1Pa～6×10^-1Pa，在零件上施加0～-500V的负偏压，在靶材上施加800V的溅射电压，在＜200℃的温度下沉积1～3小时，在钛合金零件上沉积出厚度为3～12微米的铝涂层；然后依次关闭靶电源，负偏压和氩气流量控制系统。

上述沉积铝涂层是在将钛合金零件置入真空室的同时将99.9%的纯铝也置入真空室作为靶材；对靶材施加10A的电流进行预溅射清洗5分钟，除去靶材表面的氧化物等杂质；将氩气压强调整至10 ^-1Pa～6×10^-1Pa，在零件上施加150～500V的负偏压，在靶材上施加800V的溅射电压，在180℃的温度下沉积2.5小时，在钛合金零件上沉积出厚度为3～5微米的铝涂层；然后依次关闭靶电源，负偏压和氩气流量控制系统。

在上述的沉积铝涂层步骤之后，再对钛合金零件进行铬酸盐处理得更优异的金黄色高耐腐蚀性铝涂层；所述的铬酸盐处理是将沉积铝涂层后的钛合金零件置入30～40℃的铬酸盐处理液中浸泡8～12秒后取出。

上述的铬酸盐处理是将沉积铝涂层后的钛合金零件置入30～40℃的铬酸盐处理液中浸泡10秒后取出。