钛合金表面抗氧化涂层的制备方法

本发明属于涂层制备方法，具体涉及钛合金表面抗氧化涂层的制备方法。

背景技术：

1、钛合金具有密度小、质量轻、比强度高、比刚度高、塑韧性好以及优良的高温性能等优点，广泛应用于航空航天、兵器装备等领域。钛合金的使用温度在400℃-600℃之间，而一些航空航天和武器装备使用的钛合金结构部件需要在更高的温度下使用，由于钛合金在高温下产生多孔疏松的氧化膜，使氧气扩散到钛合金内部发生严重的氧脆，从而限制了其在高温下的长期使用。因此提高钛合金的高温抗氧化性和使用寿命有重要意义。在钛合金表面制备抗氧化涂层形成阻止氧气扩散的屏障，可以有效的提高钛合金在高温下的使用寿命。

2、钛合金表面抗氧化涂层制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、微弧氧化等。这些方法往往需要复杂的工艺参数和较高的成本。前驱体转化陶瓷法是一种制备涂层的新型方法，工艺参数简单，涂层制备成本底，可以实现复杂形状表面的涂层制备。

3、而现有的制备方法制备过程中的聚合物在裂解过程中会产生较大的体积收缩，导致涂层受到热应力开裂甚至剥落。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，解决了现有方法制备的涂层受到热应力开裂甚至剥落。

2、本发明所采用的技术方案是，钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，具体按以下步骤实施：

3、步骤1，将硅基聚合物前驱体和填料混合成浆料；

4、步骤2，通过浸渍的方法将步骤1中的浆料沉积在钛合金表面；

5、步骤3，将步骤2中有浆料沉积的钛合金在空气中交联干燥后置于管式炉中高温裂解，最终在钛合金表面形成抗氧化涂层。

6、本发明的特点还在于，

7、步骤1中以聚碳硅烷为前驱体，二甲苯作为溶剂，填料包括惰性填料和熔融填料，惰性填料为碳化硅粉和碳化硅纳米线，熔融填料为b2o3-sio2-al2o3玻璃粉。

8、步骤1中将聚碳硅烷和二甲苯以质量比为0.6:1配置成溶液，待聚碳硅烷充分溶解后，将填料加入前驱体溶液，配置成浆料，sic粉、sic纳米线、玻璃粉和二甲苯的质量比分别为0.3、0.01～0.02、0.4～0.8，然后加入分散剂，搅拌均匀后球磨8h制成浆料。

9、步骤2中现将钛合金分别使用600目、800目的砂纸打磨，然后分别使用去离子水和无水乙醇超声清洗。

10、步骤2中，将清洗干燥后的钛合金置于浆料上方，以3000μm/s的下降速度和提拉速度进行浸渍，基体在浆料中静置时间为10s～30s，循环1次，完成涂层的浸渍。

11、步骤3中将浸渍有涂层的钛合金置于干燥箱中进行交联处理，其升温速率为1℃/min，升温到180℃～200℃保温2h，再以1℃/min的降温速度降至室温。

12、步骤3中将涂层固化后的钛合金置于管式炉中热处理，通入保护氩气，以3℃/min的升温速率升温至400℃，再以2℃/min的升温速率升温至750℃～850℃，保温1h，然后以2℃/min的降温速率降温至400℃，再以3℃/min的降温速率降温至室温。

13、本发明的有益效果是，

14、1)本发明采用前驱体转化法和浸渍提拉法使涂层制备过程更简单，有效地降低了成本，涂层可以在较低地温度下获得，在前驱体中加入惰性填料和熔融填料不仅补偿了前躯体在热解过程中的收缩，还提高了涂层的抗氧化性能。

15、2)本发明制备的涂层在氧化过程中保持完整，没有出现开裂和剥落，具有优良的高温稳定性和抗氧化性。

技术特征：

1.钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，具体按以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中以聚碳硅烷为前驱体，二甲苯作为溶剂，填料包括惰性填料和熔融填料，惰性填料为碳化硅粉和碳化硅纳米线，熔融填料为b2o3-sio2-al2o3玻璃粉。

3.根据权利要求1所述的钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中将聚碳硅烷和二甲苯以质量比为0.6:1配置成溶液，待聚碳硅烷充分溶解后，将填料加入前驱体溶液，配置成浆料，sic粉、sic纳米线、玻璃粉和二甲苯的质量比分别为0.3、0.01～0.02、0.4～0.8，然后加入分散剂，搅拌均匀后球磨8h制成浆料。

4.根据权利要求1所述的钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中先将钛合金分别使用600目、800目的砂纸打磨，然后分别使用去离子水和无水乙醇超声清洗。

5.根据权利要求4所述的钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，将清洗干燥后的钛合金置于浆料上方，以3000μm/s的下降速度和提拉速度进行浸渍，基体在浆料中静置时间为10s～30s，循环1次，完成涂层的浸渍。

6.根据权利要求1所述的钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中将浸渍有涂层的钛合金置于干燥箱中进行交联处理，其升温速率为1℃/min，升温到180℃～200℃保温2h，再以1℃/min的降温速度降至室温。

7.根据权利要求6所述的钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3中将涂层固化后的钛合金置于管式炉中热处理，通入保护氩气，以3℃/min的升温速率升温至400℃，再以2℃/min的升温速率升温至750℃～850℃，保温1h，然后以2℃/min的降温速率降温至400℃，再以3℃/min的降温速率降温至室温。

技术总结本发明公开了钛合金表面抗氧化涂层的制备方法，将硅基聚合物前驱体和填料混合成浆料，通过浸渍的方法将浆料沉积在钛合金表面，通过交联和高温裂解得到具有优异抗氧化性能的涂层。本发明采用前驱体转化法和浸渍提拉法使涂层制备过程更简单，有效地降低了成本，涂层可以在较低地温度下获得，在前驱体中加入惰性填料和熔融填料不仅补偿了前躯体在热解过程中的收缩，还提高了涂层的抗氧化性能。技术研发人员：李福平,郑伟,赵康,汤玉斐受保护的技术使用者：西安理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13