一种适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层及其制备方法[发明专利]

*CN102453870A*

(10)申请公布号 CN 102453870 A(43)申请公布日 2012.05.16

(12)发明专利申请

(21)申请号 201010516122.8(22)申请日 2010.10.22

(71)申请人中原工学院

地址451191 河南省郑州市新郑市双湖经济

技术开发区淮河路1号(72)发明人席艳君

(74)专利代理机构郑州中原专利事务所有限公

司 41109

代理人张绍琳 孙诗雨(51)Int.Cl.

C23C 14/16(2006.01)C23C 14/35(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页权利要求书1页 说明书2页 附图2页

(54)发明名称

一种适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层及其制备方法(57)摘要

一种适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层，所属的涂层合金的名义成分为Ti（39-45，at%）-Al(47~49，at%)-Cr(7~9，at%)-Ag(1~3，at%)。采用磁控溅射法制备涂层。本发明选取钛铝基的钛铝铬银作为钛铝合金的涂层材料，既利用涂层和基体在高温下具有相同的膨胀系数等性又考虑到了铬和银在钛铝中提高抗腐蚀性能能，

的作用。利用磁控溅射的特点在钛铝基体上制备出结合牢固的钛铝铬银涂层，在高温下明显提高了钛铝合金的抗腐蚀性能。

CN 102453870 ACN 102453870 A

权 利 要 求 书

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1.一种适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层，其特征在于：所属的涂层合金的名义成分为Ti（39-45，at%）-Al(47~49，at%)-Cr(7~9，at%)-Ag(1~3，at%)。

2.权利要求1所述的适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层的制备方法，其特征在于：（1）选用Ti、Al、Cr和Ag作为原料，采用真空熔炼铸造法制成所需成分的添加铬银的钛铝合金，合金的名义成分为Ti（39-45，at%）-Al(47~49，at%)-Cr(7~9，at%)-Ag(1~3，at%)，经线切割，作为溅射靶材；

（2）磁控溅射的参数如下：真空度为0.5×10-2Pa，氩气压为0.2-0.3 Pa，基体温度为200oC，功率为1800 W，溅射时间为8 h，旋转溅射。

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说 明 书

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一种适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层及其制备方法

技术领域

本发明属于耐高温合金技术领域，具体涉及一种适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂

层及其制备方法。

[0001]

背景技术

由于钛铝合金的诸多优点，作为潜在的高温结构材料，在航空、汽车、能源工业方

面应用的巨大潜力，具有很好的应用前景。但钛铝合金不能满足需要的抗高温腐蚀性能是其应用上的一大问题，对此，有人通过各种涂层来对其进行防护，比如，搪瓷涂层等一些与基体钛铝成分结构完全不同的涂层，这些涂层与钛铝之间在高温作用下会出现结合不牢固的现象，又比如，钛铝涂层，虽然涂层与基体结合牢固，但不能起到有效的防护作用。

[0002]

发明内容

本发明的要解决的技术问题是现有的钛铝合金耐高温、耐腐蚀性能不高的技术问题，提供一种适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层及其制备方法。[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明的适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层，所属的涂层合金的名义成分为Ti（39-45，at%）-Al(47~49，at%)-Cr(7~9，at%)-Ag(1~3，at%)。

[0005] 所述的适合钛铝合金的耐腐蚀耐高温涂层的制备方法如下：

（1）选用高纯海绵Ti、高纯Al、纯Cr和纯Ag作为原料，采用真空熔炼铸造法制成所需成分的添加铬银的钛铝合金，合金的名义成分为Ti（39-45，at%）-Al(47~49，at%)-Cr(7~9，at%)-Ag(1~3，at%)，经线切割，作为溅射靶材；

（2）磁控溅射的参数如下：真空度为0.5×10-2Pa，氩气压为0.2-0.3 Pa，基体温度为200oC，功率为1800 W，溅射时间为8 h，旋转溅射。

[0006] 本发明通过对基体钛铝合金和制备有涂层的钛铝合金进行高温实验，确定新型高温涂层材料优越的耐高温腐蚀性能。

[0007] 本发明采用磁控溅射的办法在钛铝基体上制备含有铬银的钛铝涂层，和以往的钛铝涂层相比，添加铬和银的钛铝涂层显现出更优越的耐高温腐蚀性能。磁控溅射是一种高速、低温溅射沉积方法。与传统溅射条件相比，磁控溅射同时具有基片温度低和溅射效率高两大优点，制备的薄膜与基片附着力较大，且薄膜结构和厚度均匀。[0008] 本发明的有益效果：本发明选取钛铝基的钛铝铬银作为钛铝合金的涂层材料，既利用涂层和基体在高温下具有相同的膨胀系数等性能，又考虑到了铬和银在钛铝中提高抗腐蚀性能的作用。利用磁控溅射的特点在钛铝基体上制备出结合牢固的钛铝铬银涂层，在高温下明显提高了钛铝合金的抗腐蚀性能。

[0003]

附图说明

[0009]

图 1 原始钛铝合金在900oC熔融的硫酸盐中腐蚀50小时的图像，其中（a）为表面

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说 明 书

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形貌,（b）为截面形貌。

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[0010] 图2 制备有钛铝铬银涂层的钛铝合金在900C熔融的硫酸盐中腐蚀50小时的图像，其中（a）为表面形貌, （b）为截面形貌。具体实施方式

[0011] 实施例1 制备合金成分为Ti42-Al48-Cr8-Ag2（at%）的涂层

（1）涂层制备方法

利用SBH-5115D磁控溅射仪在钛铝合金上沉积Ti42-Al48-Cr8-Ag2（at%）涂层。溅射靶材用Ti42-Al48-Cr8-Ag2（at%）合金，尺寸为380 mm×126 mm×7 mm，基体铸态合金尺寸为10 mm×10 mm×2.5 mm。溅射前，基体样品用600号砂纸打磨，之后用丙酮超声波清洗15 min。溅射参数如下：真空度为0.5×10-2Pa，氩气压为0.2-0.3 Pa，基体温度为2000C，功率为1800 W，溅射时间为8 h。旋转溅射。[0012] （2）高温盐腐蚀实验

高温热腐蚀采用浸盐法，实验温度为900oC。盐的成分为75 % Na2SO4+ 25 % K2SO4(质量百分数)。将样品完全浸于熔盐中，每隔一定时间取出，空冷至室温，用沸水煮去试样表面的盐, 在灵敏度为10-4g的天平上称量后换新盐继续实验。[0013] 实施例2 制备合金成分为Ti39-Al49-Cr9-Ag3（at%）的涂层

（1）涂层制备方法

利用SBH-5115D磁控溅射仪在钛铝合金上沉积Ti39-Al49-Cr9-Ag3（at%）涂层。溅射

合金，尺寸为380 mm×126 mm×7 mm，基体铸态合金尺寸为靶材用Ti39-Al49-Cr9-Ag3（at%）

10 mm×10 mm×2.5 mm。溅射前，基体样品用600号砂纸打磨，之后用丙酮超声波清洗15 min。溅射参数如下：真空度为0.5×10-2Pa，氩气压为0.2-0.3 Pa，基体温度为2000C，功率为1800 W，溅射时间为8 h。旋转溅射。[0014] （2）高温盐腐蚀实验

高温热腐蚀采用浸盐法，实验温度为900oC。盐的成分为75 % Na2SO4+ 25 % K2SO4(质量百分数)。将样品完全浸于熔盐中，每隔一定时间取出，空冷至室温，用沸水煮去试样表面的盐, 在灵敏度为10-4g的天平上称量后换新盐继续实验。[0015] 实施例3 制备合金成分为Ti45-Al47-Cr7-Ag2（at%）的涂层

（1）涂层制备方法

利用SBH-5115D磁控溅射仪在钛铝合金上沉积Ti45-Al47-Cr7-Ag2（at%）涂层。溅射靶材用Ti45-Al47-Cr7-Ag2（at%）合金，尺寸为380 mm×126 mm×7 mm，基体铸态合金尺寸为10 mm×10 mm×2.5 mm。溅射前，基体样品用600号砂纸打磨，之后用丙酮超声波清洗15 min。溅射参数如下：真空度为0.5×10-2Pa，氩气压为0.2-0.3 Pa，基体温度为2000C，功率为1800 W，溅射时间为8 h。旋转溅射。[0016] （2）高温盐腐蚀实验

高温热腐蚀采用浸盐法，实验温度为900oC。盐的成分为75 % Na2SO4+ 25 % K2SO4(质量百分数)。将样品完全浸于熔盐中，每隔一定时间取出，空冷至室温，用沸水煮去试样表面的盐, 在灵敏度为10-4g的天平上称量后换新盐继续实验。

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说 明 书 附 图

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图1

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说 明 书 附 图

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图2

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