[发明专利]金属钨表面高温抗氧化层及其制备方法

说明书

本发明公开一种金属钨表面高温抗氧化层的制备方法，包括：将金属钨基材抛光至表面光滑平整，并对抛光表面进行去油脱脂处理；将处理后的金属钨基材埋入钼化渗剂，然后在惰性氛围中热处理，冷却后去除杂质，得到金属钨表面具有钨钼固溶体层的半成品；将所述半成品置于氮气气氛中进行热处理，冷却后去除杂质，得到金属钨表面为氮化钼和氮化钨涂层的预制体；以及将预制体埋入硅化渗剂中，然后在惰性氛围中热处理，冷却后去除杂质，得到金属钨基材表面为W‑Mo‑N‑Si系高温抗氧化层的成品。本发明还涉及一种通过上述方法获得的金属钨表面高温抗氧化层。

技术领域

本发明涉及一种金属钨表面高温抗氧化层及其制备方法。

背景技术

高密度钨基材料被广泛用于国防军工、机械电子、航天航空、冶金矿山、石油煤炭、钟表饰品等领域。未涂层的钨材存在不耐磨、抗氧化性差、易汗渍腐蚀，以及色彩暗淡等缺陷。

CN101195285揭示一种涂层钨材，包括钨基材，在所述的钨基材上涂覆有厚度为3－30μm的TiN或Cu(余量)－(15－45)％Zn－(0.1－1.5)％Ni－(0.5－1)％Al₂O₃合金涂覆层。所述涂层钨材，可以在保证钨基材料高的相对密度条件下，有效提高钨基材料表面的抗氧化性、耐磨性、耐汗渍腐蚀性和色彩鲜艳性等综合使用性能。然而，所述涂层钨材为使用CVD或PVD方法获得，制备工艺均较为复杂、生产成本较高，而且存在涂层的致密性差、涂层与基体间的热匹配性差、难以控制涂层的结构与相态等问题，因而直接影响着金属钨的高温使役寿命。杜志强采用电镀工艺在钨基粉末冶金材料获得镀层，其工艺为电解除油-氰化镀铜-镀光亮铜-镀光亮镍，但零件与镀层的结合力仍然不高,同时发现零件边缘有腐蚀现象,镀层厚度不均匀,耐蚀性也达不到使用标准。

发明内容

本发明提供一种金属钨表面高温抗氧化层及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明提供一种金属钨表面高温抗氧化层的制备方法，其中，包括以下步骤：

将金属钨基材抛光至表面光滑平整，并对抛光表面进行去油脱脂处理；

将处理后的金属钨基材埋入钼化渗剂，然后在惰性氛围中热处理，冷却后去除杂质，得到金属钨表面具有钨钼固溶体层的半成品；

将所述半成品置于氮气气氛中进行热处理，冷却后去除杂质，得到金属钨表面为氮化钼和氮化钨涂层的预制体；以及

将预制体埋入硅化渗剂中，然后在惰性氛围中热处理，冷却后去除杂质，得到金属钨基材表面为W-Mo-N-Si系高温抗氧化层的成品。

进一步的，所述钼化渗剂的制备方法包括：

称取质量份数为10～40份的钼粉，质量份数为1～20份的NH₄Cl，质量份数为40～89份的Al₂O₃，混合后球磨1～10小时；以及

在真空环境下，温度100～150℃干燥10～30分钟。

进一步的，所述钼粉的直径为500纳米到10微米。

进一步的，将金属钨基材埋入钼化渗剂并进行热处理的温度为850～1100℃，保温时间为1～24小时。

进一步的，将金属钨基材埋入钼化渗剂并进行热处理的温度为900～1000℃，保温时间为4～10小时。

进一步的，所述将半成品置于氮气气氛中进行热处理的温度1000～1500℃，氮化时间为1～24小时，且氮气的流速为50～500mL/min。

进一步的，所述硅化渗剂的制备方法包括：