一种耐腐蚀氮化铝复合涂层及其制备方法与流程

本发明涉及表面工程，具体为一种耐腐蚀氮化铝复合涂层及其制备方法。

背景技术：

1、氮化铝是共价键化合物，属于六方晶系，铅锌矿型的晶体结构，呈白色或灰白色。aln是原子晶体，属类金刚石氮化物，最高可稳定到2200℃。室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢。导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强，是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体，介电性能良好。砷化镓表面的氮化铝涂层，能保护它在退火时免受离子的注入。氮化铝还是由六方氮化硼转变为立方氮化硼的催化剂。由al2o3-c-n2体系在1600～1750℃反应合成，产物为灰白色粉末。或氯化铝与氨经气相反应制得，涂层可由alcl3-nh3体系通过气相沉积法合成。

2、现有的功率模块与散热片之间需要通过氮化铝涂层来解决功率模块与散热片之间导热不导电的需求，现有的氮化铝涂层绝缘效果差，且耐侵蚀性差，导致功率模块与散热片的使用效果降低，缩短使用寿命。针对相关技术问题，尚未提出解决方案。

技术实现思路

1、针对相关技术中的问题，本发明提出的一种耐腐蚀氮化铝复合涂层及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题，本发明的目的是延长功率模块与散热片的使用寿命，满足功率模块与散热片之间导热不导电的需求，提高绝缘的效果。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种耐腐蚀氮化铝复合涂层，所述复合涂层由内往外依次包括粘接层和耐腐蚀功能层。

4、优选的，所述耐腐蚀功能层包括质量分数55-75％的al、28-42％的n。

5、优选的，所述粘接层为ni-al复合层，所述ni-al复合层的厚度为60-220μm。

6、优选的，所述ni-al复合层采用铝包镍复合粉末加工所得，所述铝包镍复合粉松装密度不小于3.25g/cm3。

7、为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：

8、一种如上所述的耐腐蚀氮化铝复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

9、(1)先进行制备al、n和ni-al复合层的粉末；

10、(2)通过高温反应烧结法对步骤一中的al、n和ni-al复合层的粉末进行处理，首先将al、n和ni-al复合层的粉末放置于高温炉中进行预处理，再采用热分解、还原反应使其转化成耐腐蚀氮化铝复合涂层；

11、(3)对工件的表面进行预处理；

12、(4)最后通过等离子喷涂法将步骤二中所制成的耐腐蚀氮化铝复合涂层喷涂在工件的外表面，使其具有保温储能的能力。

13、优选的，所述步骤(1)的具体操作为：对工件表面进行除油和除锈，使用研磨和抛光设备对工件的表面进行处理，使得工件表面的粗糙度优于0.9。

14、优选的，所述步骤(2)中，耐腐蚀氮化铝复合涂层的厚度为150-280μm。

15、优选的，所述步骤(2)中，耐腐蚀氮化铝复合涂层的热膨胀系数为(4.0-6.0)x10/℃。

16、优选的，所述步骤(2)中，热分解的温度为2300-2560℃。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、(1)本发明为一种耐腐蚀氮化铝复合涂层及其制备方法，本发明通过设置耐腐蚀功能层，增强了涂层的耐磨性能，同时，氮化铝作为高温导热性能和耐热冲击性能的优良无机材料，可以提高涂层高温应用的稳定性，氮化铝具有导热不导电的优良特性，在功率模块与散热片之间做氮化铝涂层来解决功率模块与散热片之间导热不导电的需求；

19、(2)本发明为一种耐腐蚀氮化铝复合涂层及其制备方法，本发明通过设置粘接层，有效增强涂层与基体的结合强度。

技术特征：

1.一种耐腐蚀氮化铝复合涂层，其特征在于，所述复合涂层由内往外依次包括粘接层和耐腐蚀功能层。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀氮化铝涂层，其特征在于，所述耐腐蚀功能层包括质量分数55-75％的al、28-42％的n。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀氮化铝涂层，其特征在于，所述粘接层为ni-al复合层，所述ni-al复合层的厚度为60-220μm。

4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀氮化铝涂层，其特征在于，所述ni-al复合层采用铝包镍复合粉末加工所得，所述铝包镍复合粉松装密度不小于3.25g/cm3。

5.一种根据权利要求1-4所述的耐腐蚀氮化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀氮化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体操作为：对工件表面进行除油和除锈，使用研磨和抛光设备对工件的表面进行处理，使得工件表面的粗糙度优于0.9。

7.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀氮化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，耐腐蚀氮化铝复合涂层的厚度为150-280μm。

8.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀氮化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，耐腐蚀氮化铝复合涂层的热膨胀系数为(4.0-6.0)x10/℃。

9.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀氮化铝复合涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，热分解的温度为2300-2560℃。

技术总结本发明涉及表面工程技术领域，涉及一种耐腐蚀氮化铝复合涂层及其制备方法，该复合涂层由内往外依次包括粘接层和耐腐蚀功能层，所述耐腐蚀功能层包括质量分数55‑75％的Al、28‑42％的N，所述粘接层为Ni‑Al复合层，所述Ni‑Al复合层的厚度为60‑220μm。本发明延长功率模块与散热片的使用寿命，满足功率模块与散热片之间导热不导电的需求，提高绝缘的效果，制备工艺简单，易于实施。技术研发人员：尹向阳受保护的技术使用者：咸阳新兴利莱激光智能装备制造产业发展有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5