[发明专利]一种氧化氛围下用耐高温抗冲刷钨或钨合金表面涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化氛围下用耐高温抗冲刷钨或钨合金表面涂层，涉及钨及其合金表面处理技术领域，包括在钨或钨合金基体表面依次形成的过渡涂层和抗氧化金属涂层，抗氧化金属涂层的熔点＞2000℃、在2000℃下氧渗透率＜10^‑14g·cm^‑1·s^‑1、在1700℃下氢渗透率＜10^‑14g·cm^‑1·s^‑1；过渡涂层熔点高于抗氧化金属涂层，过渡涂层热膨胀系数介于基体与抗氧化金属涂层之间。本发明的有益效果是通过对基体进行电化学抛光及绒化处理，使得基体表面粗糙度可控，为得到质量良好的金属铼和金属铱涂层提供表面基础，该涂层体系具有与钨及其合金基体结合紧密、耐高温、抗氧化和冲刷等特点，过程操作简单、成本较低、易于实现。

技术领域

本发明涉及钨及其合金表面处理技术领域，具体涉及一种氧化氛围下用耐高温抗冲刷钨或钨合金表面涂层制备方法。

背景技术

钨或钨合金材料具有熔点高、密度大、耐磨性好、导电导热性能好和高温强度高等优点，广泛应用于航空航天、军工武器、核工业、电极材料、模具材料等领域。钨在有氧环境中，其温度达到400℃开始氧化，温度升至600℃时会发生快速氧化。通过在钨基体中添加钼、镍、钛、铝等合金元素，并不能显著提高钨的抗氧化温度。因此，钨或钨合金不适合在高温(尤其是2200℃以上)氧化氛围中直接使用。

在钨或钨合金表面制备抗氧化涂层是提高钨或钨合金材料高温抗氧化性能的主要方法。目前，已报道的钨或钨合金表面抗氧化涂层主要有硅化物涂层、氮化物涂层、氧化物涂层、硼化物涂层和贵金属涂层。陶瓷抗氧化涂层能有效提高钨或钨合金的高温抗氧化性能，但硅化物等陶瓷涂层与钨或钨合金的基体之间热膨胀系数不匹配，且结合力较弱，抗热震性差，不耐冲刷，从而导致其使用过程中易出现开裂、剥落现象，使用寿命不高，抗氧化保护效果不理想。金属涂层本身具有抗热震性好，与钨或钨合金基体结合力强、耐冲刷等优点，但大多数金属不能满足在1600℃以上氧化氛围下的使用要求，同时，在钨及其合金基体上制备耐高温金属涂层也鲜有报导。因此，找到一种能够在钨或钨合金表面适用的耐高温和耐氧化的金属涂层是需要解决的问题。

目前，在基体表面制备金属涂层的方法主要有化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、脉冲激光沉积法(PLD)、真空等离子喷涂法(VPS)、双辉等离子体渗金属法(DGP)和电沉积法(ED)等。其中，电沉积法具有操作简单、易实现、成本低等特点。电沉积法包括熔盐电沉积法和溶液电沉积法，熔盐电沉积法通常要用到氯化物或氟化物，这会腐蚀钨或钨合金基体，使得基体与涂层之间形成疏松的熔点低卤化物中间层，影响涂层与基体的结合力和耐高温性能，而溶液电沉积法能有效解决这一问题。但溶液电沉积法(即电镀法)是在常温下制备涂层，容易出现涂层与基体结合力差的问题。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种氧化氛围下用耐高温抗冲刷钨或钨合金表面涂层制备方法。

本发明的技术解决方案如下：

一种氧化氛围下用耐高温抗冲刷钨或钨合金表面涂层，所述涂层包括包括在钨或钨合金基体表面依次形成的过渡涂层和抗氧化金属涂层，其中，抗氧化金属涂层的熔点大于2000℃，抗氧化金属涂层在2000℃下的氧渗透率小于10^-14g·cm^-1·s^-1，抗氧化金属涂层在1700℃下的氢渗透率小于10^-14g·cm^-1·s^-1；过渡涂层的熔点高于抗氧化金属涂层，且过渡涂层的热膨胀系数介于钨或钨合金基体与抗氧化金属涂层之间。

本发明的一种具体实施方式，所述过渡涂层为铼涂层，所述抗氧化金属涂层为铱涂层。

本发明的一种具体实施方式，所述过渡涂层的厚度为2～100nm，所述抗氧化金属涂层的厚度为20～100nm。