[发明专利]用于镍基合金紧固件表面的抗高温粘结涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂层及其制备方法，具体来说，涉及一种用于镍基合金紧固件表面的抗高温粘结涂层及其制备方法。

背景技术

由于在600-1200℃高温下能承受一定应力并具有抗氧化或抗腐蚀能力，镍基高温合金紧固件广泛应用于高温条件下部件的连接。但是，在高温及高应力耦合条件下，镍基高温合金紧固件会发生严重粘结（或咬合）导致拆卸困难。采用破坏性方法（如切割）拆卸紧固件，不仅费时费力，而且会损伤连接部件。对于需频繁拆卸的工作条件（如高温设备研发过程），紧固件的粘结问题尤其突出。

目前，涂敷抗咬合剂是解决金属部件咬合的常用手段。膏状的抗咬合剂由增稠剂和固体润滑材料组成。其中增稠剂由液态树脂和油等有机物构成采用，固体润滑材料包括金属颗粒如铜、铝、镍甚至铋，也包括石墨、二硫化钼、氮化硼（例如，见JP-B-8-19435,201010257838.0,US20070123436）。然而，上述材料在氧气条件下氧化易导致抗粘结性能下降或失效，因此在抗粘结部位处于低氧或无氧条件才能发挥良好效果。同时，涂敷抗咬合剂的过程也增加了安装紧固件工序，降低装配工作效率；人为涂敷过程也为涂层厚度均匀性及抗咬合效果带来不确定性。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种用于镍基合金紧固件表面的抗高温粘结涂层，在镍基紧固件表面沉积该防高温粘结涂层后，可以防止高温静态条件下镍基紧固件的咬合，导致镍基紧固件不易拆卸；同时，本发明还提供了该涂层的制备方法，过程简单。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种用于镍基合金紧固件表面的抗高温粘结涂层，该涂层覆盖在镍基紧固件基体的表面，该涂层包括中间涂层和表层涂层，中间涂层粘结在表层涂层和镍基紧固件基体之间，所述的中间涂层为Cr层或Ni_1-xCr_x层，0≤X≤1；所述的表层涂层由CrN相和Ag相组成，且Ag原子在表层涂层中的原子百分含量为1%-10%，Cr原子在表层涂层中的原子百分含量为45%-66%，N原子在表层涂层中的原子百分含量为30%-49%。

一种用于镍基合金紧固件表面的抗高温粘结涂层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

第一步：清洁基体：先对镍基紧固件基体进行脱脂、除灰和除绝缘层处理，然后将镍基紧固件基体放置在真空室中，产生等离子体，诱发离子产生并轰击镍基紧固件基体的表面，轰击时间为5-20分钟；

第二步：沉积中间涂层：利用气相沉积法，在第一步清洁后的镍基紧固件基体表面沉积中间涂层，当中间涂层为Cr层时，以纯Cr为靶材或蒸发源，通过磁控溅射法或离子镀法在镍基紧固件基体表面沉积Cr层，中间层厚度为50nm—500nm，其中，离子镀法中，Cr蒸发源工作电压20-30V，工作电流为20A，偏压为-100V，磁控溅射法中，溅射功率密度为5-10W/cm²；当中间涂层为Ni_1-xCr_x层时，以纯Ni和纯Cr为靶材或蒸发源，通过磁控溅射法或离子镀法在镍基紧固件基体表面共同沉积实现；

第三步：沉积表层涂层：利用气相沉积法，在第二步沉积中间涂层后，沉积表层涂层。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.镍基紧固件表面沉积防高温粘结涂层后，可以防止高温静态条件下镍基紧固件的咬合。本发明，在镍基紧固件的基体表面设置抗高温粘结涂层，该涂层包括中间涂层和表层涂层，中间涂层为Cr层或Ni_1-xCr_x层，表层涂层由CrN相和Ag相组成。设有该两层涂层的镍基紧固件，加载扭力矩和卸载扭力矩基本相等。这样，通过设置该涂层，可以防止镍基紧固件在高温静态条件下发生紧固件咬合的情形。这便于在检修时，镍基紧固件拆卸自如，省时省力，对连接部件起到保护作用。而对于没有该涂层的镍基紧固件，在高温静态条件下，其卸载扭力矩要远远大于加载扭力矩，导致镍基紧固件拆卸十分困难。

2.装配便利。本发明的涂层是预先设置在镍基紧固件基体表面的，避免了安装前涂敷抗咬合剂工序，增加了装配维护工序的便捷和可靠性。

3.不影响装配精度。本发明中的中间涂层的厚度为50nm-500nm，表层涂层的厚度为0.5um-3um。无论表层涂层，还是中间涂层，涂层的厚度小且均匀，不影响高精度镍基紧固件装配。

附图说明