[发明专利]一种难熔金属硅硼涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种难熔金属硅硼涂层的制备方法，包括如下步骤：(1)将Si粉、B粉、NaF和SiO₂置于球磨机中进行球磨，获得混合粉末；(2)在惰性气体保护下，将上述混合粉末与难熔金属基体或难熔合金基体置于高温管式炉中，通过包埋渗制备硅硼涂层。本发明简单实用、成本较低，可有效提高难熔金属上通过包埋法制备的硅硼涂层的高温抗氧化性。

技术领域

本发明属于金属涂层制备技术领域，具体涉及一种难熔金属硅硼涂层的制备方法。

背景技术

高温保护性涂层对于航空发动机和航空涡轮叶片的氧化保护具有重要的作用。当硅硼涂层处在高温环境中，它可以在涂层表面形成低粘度的硼硅酸盐玻璃层，填充涂层表面形成的裂纹和孔洞，为涂层提供了自愈的能力。因此，硅硼涂层被认为是最有发展潜力的抗氧化保护性涂层之一。

现有技术中，包埋渗具有操作简单、沉积效率高、制备成本低等优点，是目前制备硅硼涂层的有效技术之一。硅硼涂层在高温作业时，由于制备试样的边角存在应力集中等问题，涂层的边角容易发生开裂、氧化膜剥落等现象，从而影响到涂层的使用寿命。目前，硅硼涂层主要采用Al₂O₃作为包埋渗渗料中的惰性填充剂，但无法有效地解决涂层氧化膜出现裂纹以及涂层退化等问题。因此，仍需研发一种有效改善包埋渗硅硼涂层高温抗氧化性的方法，以保证硅硼涂层在高温环境下作业的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种难熔金属硅硼涂层的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种难熔金属硅硼涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)将Si粉、B粉、NaF和SiO₂置于球磨机中进行球磨，获得混合粉末；

(2)在惰性气体保护下，将上述混合粉末与难熔金属基体或难熔合金基体置于高温管式炉中，通过包埋渗制备硅硼涂层。

在本发明的一个优选实施方案中，所述混合粉末中含有Si 20-40wt％、B 1-3wt％、NaF 2-5wt％和55-75wt％。

进一步优选的，所述混合粉末中含有Si 33-34wt％、B 1wt％、NaF 2.5-3wt％和62-63.5wt％。

在本发明的一个优选实施方案中，所述惰性气体为氩气。

进一步优选的，所述氩气的纯度为99.9％。

在本发明的一个优选实施方案中，所述包埋渗的温度为900-1200℃。

进一步优选的，所述包埋渗的时间为30-60h。

在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中，将所述混合粉末与难熔金属基体或难熔合金基体一同放入氧化铝坩埚内，再置于高温管式炉中。

在本发明的一个优选实施方案中，所述难熔金属基体为Mo基体。

在本发明的一个优选实施方案中，所述难熔合金基体为Nb-Si基体。

本发明的有益效果是：

1、本发明所制备的硅硼涂层上附着有晶态SiO₂：在包埋渗制备过程中，部分尖角形状的SiO₂颗粒会在难熔金属的表面熔化，熔化后的SiO₂具有一定的粘性，在冷却至室温后，涂层的表面会附着晶态SiO₂。

2、本发明在高温环境下，涂层表面附着的晶态SiO₂将转化为高流动性的熔融SiO₂，可提前生成SiO₂氧化膜，并且有效修补涂层表面的微裂纹。