鉬合金表面涂層的制備及性能研究.pdf

1、鉬作為一種難熔金屬，在點(diǎn)光源、電子、發(fā)熱元件以及玻璃加工工業(yè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但金屬鉬抗氧化性能差的缺點(diǎn)，嚴(yán)重影響了其使用性能，限制了鉬合金的應(yīng)用范圍。為提高鉬制品的高溫抗氧化性能，本文采用了兩種不同的制備方法制備鉬基體表面涂層。
　　首先，本文采用磁控濺射技術(shù)在鉬合金基表面涂覆不銹鋼涂層，研究了原始表面粗糙度、負(fù)偏壓與涂層成分、結(jié)構(gòu)、結(jié)合強(qiáng)度及抗氧化性能的關(guān)系。
　　其次，利用包滲法在鉬基表面制備硅鋁化物、硅化物與鋁

2、化物涂層。對(duì)涂層樣品進(jìn)行了750～1050℃靜態(tài)氧化實(shí)驗(yàn)。探究包滲溫度和包滲時(shí)間對(duì)涂層的厚度、橫截面元素含量及其分布、顯微形貌、物相及抗氧化性能的影響，著重研究硅鋁化合物涂層高溫氧化行為，初步建立了硅鋁化物涂層在1000℃下靜態(tài)氧化反應(yīng)模型，得出以下結(jié)論:
　　(1)采用磁控濺射技術(shù)在鉬合金基體表面涂覆不銹鋼涂層，研究發(fā)現(xiàn)在粗糙度為0.005μm的鉬基體表面，基體負(fù)偏壓-75V條件下，濺射半小時(shí)，可獲得表面光滑、結(jié)合強(qiáng)度較高的不銹

3、鋼涂層。涂層在800℃下涂層樣品單位氧化失重小于1.23mg/(cm2*h)，可有效防護(hù)玻璃窯爐鉬電極的氧化。
　　(2)選用包滲法在鉬基體上涂覆硅鋁系、硅系和鋁系涂層。研究表明，包滲溫度1000℃保溫5小時(shí)的制備條件下，各系涂層厚度較大、組織致密、成分均勻、結(jié)合強(qiáng)度較好、抗氧化性能優(yōu)良。在750～1050℃的靜態(tài)氧化實(shí)驗(yàn)中，包滲溫度1000℃保溫5小時(shí)涂層具有相對(duì)較好的抗氧化性能。硅鋁系涂層表面生成熔融態(tài)的SiO2氧化膜和非熔融

4、態(tài)的Al2O3氧化膜，具有較好的抗氧化性能;硅系涂層表面生成熔融態(tài)的SiO2氧化膜，但低溫(750～850℃)下硅系涂層表面由于MoO3揮發(fā)嚴(yán)重，破壞了SiO2膜的完整性，導(dǎo)致硅系涂層低溫(750～850℃)抗氧化性能差;鋁系涂層在750～950℃的范圍內(nèi)具有較好的抗氧化性能，但在1050℃下涂層逐漸失效。
　　(3)在1000℃、4h的靜態(tài)抗氧化實(shí)驗(yàn)中，硅鋁系涂層氧化增重曲線符合拋物線關(guān)系，4h后涂層增重0.524 mg/(cm