[发明专利]一种在管网内表面上TiN涂层的沉积方法及装置

说明书

一种在管网内表面上TiN涂层的沉积方法，包括以下步骤：S1：对管网进行预处理操作；S2：将经预处理的管网连接到内表面涂层沉积设备上；S3：通过内表面涂层沉积设备对管网进行正负压交替涂覆的反应；S4：反应结束后取出管网。一种在管网内表面上TiN涂层的沉积装置，包括内表面涂层沉积设备，所述内表面涂层沉积设备包括原料气供应管道、加热炉、真空系统以及正负压控制系统；所述原料气供应管道连接至加热炉的进气口，所述加热炉的出气口连接真空系统；所述加热炉用于对管网进行加热，所述管网连接到加热炉的进气口与出气口；所述正负压控制系统对加热炉的进气口和出气口进行控制来对管网形成周期性的正负压状态。实现对复杂管网内表面的全部涂覆。

技术领域

本发明涉及材料表面处理及涂层领域，特别是一种在管网内表面上TiN涂层的沉积方法及装置。

背景技术

飞行器高速飞行时，燃烧室及其相关部件的高热载荷成为影响其飞行安全的关键因素。材料科学虽然发展迅速，但材料性能的提升远赶不上燃烧室对材料耐受温度的要求，而且材料性能提升有极限值，所需研发周期长。因此，主动冷却技术成为高温热部件热管理的优秀方案，即机载燃料流经热端部件吸收热量，能够有效冷却过热部件。然而，燃油在吸热后的高温裂解过程中，伴随着严重的结焦问题，成为该项技术走向成熟应用的重大阻碍。基体材料中，Fe、Ni元素具有催化作用，催化产生丝状焦的速度快，成为阻塞冷却通道的主要原因。采用惰性钝化涂层，可以有效隔绝基体中的金属催化活性位点，起到抑制表面结焦和提高运行时间的作用。目前，已有很多关于钝化涂层的相关研究，主要可分为金属氮化物和金属氧化物涂层。氮化物涂层因其与基体失配度较小、结合力强，成为钝化涂层的优良选择。其中，TiN涂层的抑制结焦性能已经得到了广泛验证，成为钝化涂层的主要选型之一。

钝化涂层的制备方式多样，不过对于微孔内通道而言，化学气相沉积是最为有效的方式。研究发现，化学气相沉积可以有效涂覆长程内通道，获得均匀涂层。但是，在多种类型的主动冷却技术中，燃油冷却通道经常是不同管径交叉互联形成的复杂管网结构。在静态条件下，流体在此交叉管网中流动时，存在流动死区。因此，普通化学气相沉积方法采用反应气体自行流动沉积的方式，无法满足复杂管网内表面全面沉积的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在管网内表面上TiN涂层的沉积方法及装置，针对复杂的管网内死区难以涂覆的问题，进行正负压交替沉积，实现对复杂管网内表面的全部涂覆。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种在管网内表面上TiN涂层的沉积方法，包括以下步骤：

S1：对管网进行预处理操作；

S2：将经预处理的管网连接到内表面涂层沉积设备上；

S3：通过内表面涂层沉积设备对管网进行正负压交替涂覆的反应；

S4：反应结束后取出管网。

进一步，所述步骤S3包括以下子步骤：

S301：由内表面涂层沉积设备向管网通入保护气；

S302：通过内表面涂层沉积设备对管网进行升温并保持保护气流量；

S303：由内表面涂层沉积设备向管网通入原料气，并通过内表面涂层沉积设备对管网内形成周期性的正负压状态。

进一步，所述子步骤S303中通过控制内表面涂层沉积设备的前端阀门和后端阀门形成周期性的正负压状态，打开后端阀门并关闭前端阀门来形成负压状态，打开前端阀门关闭后端阀门来形成正压状态。

进一步，所述子步骤S303中采用定周期切换后泄压的方式来保证原料气的正向流动。

一种在管网内表面上TiN涂层的沉积装置，包括内表面涂层沉积设备，所述内表面涂层沉积设备包括原料气供应管道、加热炉、真空系统以及正负压控制系统；