專利名稱：一種防止鉬及鉬合金氧化的方法
技術領域：
本發明涉及一種合金表面處理的方法，特別是一種通過表面鈦處理防止鉬及鉬合金氧化的方法。
背景技術：
鉬及鉬合金是一種重要的高溫合金，因其具有高熔點、抗腐蝕、力學性能優異等優點，因而在高溫結構件、宇航工業、核能工業、電子工業和玻璃制造業等領域有著廣泛的用途。但是，由于鉬及鉬合金在約300°C時會發生氧化形成MoO2,溫升至600°C左右時會發生二次氧化，生成MoO3,當溫度升至750°C及以上時，MoO3嚴重揮發為黃色煙霧。所以，鉬的氧化和揮發現象影響了其高溫力學性能，限制了鉬及鉬合金的應用范圍。目前解決鉬及鉬合金氧化性的途徑有兩條，一是研制高溫抗氧化的鉬合金，二是外加抗氧化涂層。但是鉬的可合金化程度很小，當提高抗氧化性能的合金元素加入量稍多時，合金的加工性能變差，甚者不具有室溫塑性，所以用合金化的方法無法從根本上改變鉬及鉬合金的抗氧化能力，而且還會影響到它的許多的高溫性能，如高溫強度、耐沖擊性、耐熱震性和抗蠕變性等。所以，在鉬及鉬合金的表面制備涂層來防止氧化就顯得十分必要了。 常見的高溫抗氧化涂層有鋁化物涂層、硅化物涂層、耐熱合金涂層、貴金屬涂層等，但是大多存在涂層與基體結合強度不高、相容性差、成本過高(貴金屬涂層)等缺點。

發明內容
針對現有防氧化技術的缺陷或不足，本發明的目的在于，提出一種通過表面鈦處理防止鉬及鉬合金氧化的方法。為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案一種防止鉬及鉬合金氧化的方法，其特征在于，該方法首先對鉬及鉬合金基體進行表面處理，然后在經過表面處理的鉬及鉬合金基體表面進行鈦處理，鈦與氧氣接觸后在鉬合金基體上化合生成一層致密的氧化鈦膜，使鉬及鉬合金表面鈍化，以此防止鉬及鉬合金的氧化。上述用于防止氧化的基體材料可以是純鉬、Mo-Ti系合金、Mo-W系合金、Mo-Cu系合金、Mo-Re系合金、Mo-Hf-C系合金、TZC合金、TZM合金等。上述表面鈦處理的方法采用熱噴涂、化學鍍、真空物理氣相沉積鍍、化學氣相鍍或真空蒸發鍍等。上述經過表面鈦處理后的鉬及鉬合金的使用溫度彡1200°C。本發明通過表面鈦處理防止鉬及鉬合金氧化，與現有技術相比有如下優點1.可以通過多種途徑實現鉬及鉬合金表面的鈦處理；2.表面鈦處理后的鉬及鉬合金耐熱性高；3.表面進行鈦處理與鉬及鉬合金基體的相容性好。


圖1 實施例1中純鉬經過表面鈦處理后的表面保護層的能譜圖及元素成分表；圖2 實施例1中純鉬經過表面鈦處理后的表面保護層部分打磨后能譜圖及元素成分表；圖3 實施例1中純鉬經過表面鈦處理后的表面保護層完全打磨后材料內部能譜圖及元素成分表；圖4 實施例1中經過表面鈦處理后的金相組織。以下結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式本發明采用的機理是，鈦與鉬同屬稀有難熔金屬，熔點高，鈦及氧化鈦都具有良好的耐熱性，與鉬及鉬合金基體相容性好，在鉬及鉬合金表面進行鈦處理，鈦與氧氣接觸后化合生成一層致密的氧化鈦膜，可以消除高溫時氧氣與鉬及鉬合金基體的接觸，從而降低了氧向鉬基體的擴散，其到了表面鈍化的作用，達到了防止鉬及鉬合金基體氧化的目的，提高了鉬及鉬合金材料的使用壽命，擴大了鉬及鉬合金的使用范圍。以下是發明人給出的實施例實施例1 步驟1，選取純度為99. 95%以上的純鉬，用25g/L的堿性洗滌劑中浸漬30分鐘， 用90°C蒸餾水清洗40分鐘，再用40°C清水噴淋水洗一小時后干燥備用；步驟2，制備涂層粉末，用篩孔為50 μ m的網篩篩分出TW2粉末，干燥備用；步驟3，采用靜電粉末噴涂法進行表面鈦處理，噴粉量為50g/分，噴涂時間為10s， 重復噴涂6次，噴粉電壓為60V，熔結溫度為538°C，溶結時間為12分鐘，隨爐冷卻后即在純鉬表面形成致密TiO2薄膜。經過表面鈦處理后的表面保護層的能譜圖及元素成分表如圖1所示，經過表面鈦處理后的表面保護層部分打磨后能譜圖及元素成分表如圖2所示，經過表面鈦處理后的表面保護層完全打磨后材料內部的能譜圖及元素成分表如圖3所示，經過表面鈦處理后的金相組織如圖4所示。實施例2 步驟1，選取鉬鑭合金為基體，經打磨拋光至鏡面后，經超聲清洗，放于無水乙醇中步驟2，制備涂層粉末，純度為99.9%，200目的TiO2與純Ti粉，兩者質量比為 0.45。球磨60分鐘，烘干備用；步驟3，制備涂層，采用蒸鍍法進行表面鈦處理，蒸鍍過程在SL63-7B型真空電阻爐中進行，真空度為0. 9X 10_2!^。把鉬鑭合金埋入TW2粉與純Ti粉的混合物中，加熱至 650°C，保溫2小時，隨爐冷卻后即在鉬鑭合金表面形成致密的防氧化TiO2薄膜。實施例3 步驟1，制備鉬基體，TZM合金基體，表面用乙醇清洗后，放于無水乙醇中備用；步驟2，配置熔鹽，MgCl2, NaCl, BaCl2按1. 1 1 2的比例混合，然后混入200 目Ti粉，球磨2小時后，放入坩堝中備用；
步驟3，把鉬合金基體埋入坩堝中，用鹽與Ti粉混合物覆蓋住并壓實，加熱至 750°C，燒結20分鐘后，放入100°C環境中干燥2小時，冷卻篩分，得到鈦處理后表面有致密防氧化Ti層的TZM合金材料。實施例4 步驟1，制備鉬基體，鉬錸合金基體先后經^0#Si02、1000#SiC、1500#SiC砂紙拋光至鏡面，放入蒸餾水中進行超聲清洗，取出后保存在無水乙醇中備用。步驟2，金屬鈦粉300目純度為99.9%，Ti02粉為分析純，兩者按1 1混合，球磨2小時后備用。步驟3，制備涂層，蒸鍍過程在SL63-7B型真空電阻爐中進行，真空度為 1. 2 X 10_2!^。把鉬基體埋入TW2粉與純Ti粉混合物中，加熱至950°C，保溫2小時，隨爐冷卻后即在鉬基體表面形成致密T^2薄膜。實施例5 步驟1，制備鉬基體，純度為99. 95%以上的純鉬，經打磨拋光至鏡面后，經超聲清洗，放于無水乙醇中備用；步驟2，制備涂層粉末，用篩孔為50 μ m的網篩篩分出TW2粉末，干燥備用；步驟3，采用靜電粉末噴涂法制備涂層，噴粉量為35g/分，噴涂時間為7s，重復噴涂6次，噴粉電壓為-45V，熔結溫度為538°C，溶結時間為12分鐘，隨爐冷卻后即在鉬基體表面形成致密TiO2薄膜。實施例6 步驟1，制備鉬基體，TZM合金基體，表面用乙醇清洗后，放于無水乙醇中備用；步驟2，制備鍍層用鈦，選用99. 99%的Ti粉，Ti粉粒度為6 μ m ；步驟3，制備鍍層，采用氣相沉積法，利用EWC060裝置，卷繞室真空度為10_4托，蒸鍍室為2X10_4托。控制功率在100KVA，持續16分鐘，可在鉬基體表面形成4-12 μ m厚度的鍍層。實施例7 步驟1，制備鉬基體，鉬鑭合金基體用25g/L的堿性洗滌劑中浸漬30分鐘，用90°C 蒸餾水清洗40分鐘，再用40°C清水噴淋水洗一小時后干燥備用；步驟2，配置電解液，選用100g/L的11(0!1)4水溶液，配制成冊含量25(^/1，朋/ 含量50g/L，木工膠含量2g/L的溶液，恒溫在45°C ；步驟3，制備電鍍鍍層，采用不溶性鉬陽極，電壓為30V，電鍍30分鐘后可在鉬基體表面形成厚度為1. 0-5. 6 μ m厚度的鍍層。經申請人的檢測，以上經過表面鈦處理后的鉬及鉬合金的使用溫度彡1200°C。上述實施例是本發明較優的例子，僅用于說明本發明，本發明不限于上述實施例， 凡是根據本發明技術的技術方案所作的技術特征的添加、等效變換，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種防止鉬及鉬合金氧化的方法，其特征在于，該方法首先對鉬及鉬合金基體進行表面處理，然后在經過表面處理的鉬及鉬合金基體表面進行鈦處理，鈦與氧氣接觸后在鉬合金基體上化合生成一層致密的氧化鈦膜，使鉬及鉬合金表面鈍化。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的鉬及鉬合金基體材料是純鉬、Mo-Ti 系合金、Mo-W系合金、Mo-Cu系合金、Mo-Re系合金、Mo-Hf-C系合金、TZC合金或TZM合金。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述的表面鈦處理的方法是熱噴涂、化學鍍、真空物理氣相沉積鍍、化學氣相鍍或真空蒸發鍍。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于經過表面鈦處理后的鉬及鉬合金的使用溫度彡 1200°C。
全文摘要
本發明提出一種防止鉬及鉬合金氧化的方法，屬于一種合金表面處理防氧化的方法。該法通過在鉬及鉬合金表面進行鈦處理，鈦與氧氣接觸后將化合生成一層致密的氧化鈦膜，使鉬及鉬合金表面鈍化，以此防止鉬及鉬合金的氧化。本發明對鉬及鉬合金進行表面鈦處理，可以有效的防止鉬及鉬合金的氧化，具有與鉬及鉬合金基體相容性好，耐熱性高等優點，擴大了鉬及鉬合金的使用范圍。
文檔編號C23C30/00GK102534617SQ20121003947
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月21日 優先權日2012年2月21日
發明者何歡承, 康軒齊, 張兵, 張鄭, 王快社, 王鵬洲, 胡平 申請人:西安建筑科技大學