[发明专利]一种防止钼及钼合金氧化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金表面处理的方法，特别是一种通过表面钛处理防止钼及钼合金氧化的方法。

背景技术

钼及钼合金是一种重要的高温合金，因其具有高熔点、抗腐蚀、力学性能优异等优点，因而在高温结构件、宇航工业、核能工业、电子工业和玻璃制造业等领域有着广泛的用途。但是，由于钼及钼合金在约300℃时会发生氧化形成MoO₂，温升至600℃左右时会发生二次氧化，生成MoO₃，当温度升至750℃及以上时，MoO₃严重挥发为黄色烟雾。所以，钼的氧化和挥发现象影响了其高温力学性能，限制了钼及钼合金的应用范围。

目前解决钼及钼合金氧化性的途径有两条，一是研制高温抗氧化的钼合金，二是外加抗氧化涂层。但是钼的可合金化程度很小，当提高抗氧化性能的合金元素加入量稍多时，合金的加工性能变差，甚者不具有室温塑性，所以用合金化的方法无法从根本上改变钼及钼合金的抗氧化能力，而且还会影响到它的许多的高温性能，如高温强度、耐冲击性、耐热震性和抗蠕变性等。所以，在钼及钼合金的表面制备涂层来防止氧化就显得十分必要了。常见的高温抗氧化涂层有铝化物涂层、硅化物涂层、耐热合金涂层、贵金属涂层等，但是大多存在涂层与基体结合强度不高、相容性差、成本过高(贵金属涂层)等缺点。

发明内容

针对现有防氧化技术的缺陷或不足，本发明的目的在于，提出一种通过表面钛处理防止钼及钼合金氧化的方法。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种防止钼及钼合金氧化的方法，其特征在于，该方法首先对钼及钼合金基体进行表面处理，然后在经过表面处理的钼及钼合金基体表面进行钛处理，钛与氧气接触后在钼合金基体上化合生成一层致密的氧化钛膜，使钼及钼合金表面钝化，以此防止钼及钼合金的氧化。

上述用于防止氧化的基体材料可以是纯钼、Mo-Ti系合金、Mo-W系合金、Mo-Cu系合金、Mo-Re系合金、Mo-Hf-C系合金、TZC合金、TZM合金等。

上述表面钛处理的方法采用热喷涂、化学镀、真空物理气相沉积镀、化学气相镀或真空蒸发镀等。

上述经过表面钛处理后的钼及钼合金的使用温度≤1200℃。

本发明通过表面钛处理防止钼及钼合金氧化，与现有技术相比有如下优点：

1.可以通过多种途径实现钼及钼合金表面的钛处理；

2.表面钛处理后的钼及钼合金耐热性高；

3.表面进行钛处理与钼及钼合金基体的相容性好。

附图说明

图1：实施例1中纯钼经过表面钛处理后的表面保护层的能谱图及元素成分表；

图2：实施例1中纯钼经过表面钛处理后的表面保护层部分打磨后能谱图及元素成分表；

图3：实施例1中纯钼经过表面钛处理后的表面保护层完全打磨后材料内部能谱图及元素成分表；

图4：实施例1中经过表面钛处理后的金相组织。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明采用的机理是，钛与钼同属稀有难熔金属，熔点高，钛及氧化钛都具有良好的耐热性，与钼及钼合金基体相容性好，在钼及钼合金表面进行钛处理，钛与氧气接触后化合生成一层致密的氧化钛膜，可以消除高温时氧气与钼及钼合金基体的接触，从而降低了氧向钼基体的扩散，其到了表面钝化的作用，达到了防止钼及钼合金基体氧化的目的，提高了钼及钼合金材料的使用寿命，扩大了钼及钼合金的使用范围。

以下是发明人给出的实施例：

实施例1：

步骤1，选取纯度为99.95％以上的纯钼，用25g/L的碱性洗涤剂中浸渍30分钟，用90℃蒸馏水清洗40分钟，再用40℃清水喷淋水洗一小时后干燥备用；

步骤2，制备涂层粉末，用筛孔为50μm的网筛筛分出TiO₂粉末，干燥备用；

步骤3，采用静电粉末喷涂法进行表面钛处理，喷粉量为50g/分，喷涂时间为10s，重复喷涂6次，喷粉电压为60V，熔结温度为538℃，溶结时间为12分钟，随炉冷却后即在纯钼表面形成致密TiO₂薄膜。

经过表面钛处理后的表面保护层的能谱图及元素成分表如图1所示，经过表面钛处理后的表面保护层部分打磨后能谱图及元素成分表如图2所示，经过表面钛处理后的表面保护层完全打磨后材料内部的能谱图及元素成分表如图3所示，经过表面钛处理后的金相组织如图4所示。

实施例2：