钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti-Al-Si镀层及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115491625A(43)申请公布日2022.12.20(21)申请号202211163230.0(22)申请日2022.09.23(71)申请人常州大学地址213164江苏省常州市武进区滆湖中路21号(72)发明人苏旭平施东明刘亚吴长军涂浩王建华(74)专利代理机构常州市英诺创信专利代理事务所(普通合伙)32258专利代理师李楠(51)Int.Cl.C23C2/04(2006.01)C23C2/28(2006.01)C23C8/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图5页(54)发明名称钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti-Al-Si镀层及其制备方法(57)摘要本发明属于金属表面涂层领域，具体提供了一种钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层及其制备方法。该方法包括：先对钛及钛合金工件表面进行清洗干燥；然后将其置于Al‑Si熔池中进行热浸镀；最后利用高真空管式炉对热浸镀后的钛及钛合金工件表面进行预氧化改性处理，从而在镀层表面形成高温性能优异的具有Al2O3+SiO2的混合氧化层。经过预氧化改性处理后的热浸Ti‑Al‑Si镀层具有力学性能好、高温性能优异、易生产加工等特点。CN115491625ACN115491625A权利要求书1/1页1.一种钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：(1)将钛或钛合金工件表面打磨平整，酸洗碱洗去除表面氧化皮和油污，随后在真空干燥箱中干燥，放置待用；(2)将铝硅中间合金置于石墨坩埚中熔融，然后将步骤(1)钛或钛合金工件浸入石墨坩埚中进行热浸镀；(3)将步骤(2)热浸镀后的钛或钛合金工件抽出，甩掉表面多余的液相，水淬，干燥；(4)通过高真空管式炉，对步骤(3)钛或钛合金工件进行预氧化处理，得到钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层。2.根据权利要求1所述的钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述铝硅中间合金的硅含量为10％～30％。3.根据权利要求1所述的钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述热浸温度为750～900℃，热浸时间为30～90min。4.根据权利要求1所述的钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述预氧化温度为850～900℃，预氧化氧压为10‑30atm～10‑25atm，预氧化时间为5～10h。5.一种根据权利要求1‑4任一项所述方法制备的钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层，其特征在于，所述镀层表面为连续的具有Al2O3+SiO2的混合氧化层。2CN115491625A说明书1/3页钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层及其制备方法技术领域[0001]本发明属于金属表面涂层领域，特别涉及一种钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层及其制备方法。背景技术[0002]钛及钛合金具有密度低、比强度高、易于成型和焊接等优点，在航空及汽车工业中极具应用前景，被广泛应用于航空发动机和汽车燃气轮机的高温零部件中。然而在温度高于600℃时，钛及钛合金表面易形成疏松多孔的TiO2层，这使得钛及钛合金的高温性能急剧下降，从而限制了钛及钛合金的应用。为改善钛及钛合金的高温性能，提高钛及钛合金的使用温度，最理想有效的方法之一就是对其进行表面涂层改性。[0003]钛及钛合金表面热浸铝镀层在高温氧化过程中会形成连续的Al2O3氧化层，其可以有效提高钛及钛合金的高温性能。然而，由于钛及钛合金和热浸铝镀层的热膨胀系数差别很大，在高温环境下涂层内部会产生一些贯穿性的裂纹，从而导致热浸铝镀层无法给钛及钛合金提供长期的保护。在钛及钛合金表面热浸铝镀层中添加硅元素，可以减少甚至消除这种贯穿性裂纹的形成。然而，硅元素的添加可能会导致涂层中Ti(AlxSi1‑x)2(τ2)相的生成，这种相由于铝含量较低所以会在高温氧化过程中形成较多的TiO2氧化层，进而降低了镀层的高温保护性。发明内容[0004]基于背景技术中指出的技术问题，本发明的目的在于，提供一种钛及钛合金表面预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层及其制备方法，通过预氧化将热浸Ti‑Al‑Si镀层表面高温性能较差的Ti(AlxSi1‑x)2(τ2)相转化为具有Al2O3+SiO2的混合氧化层，从而抑制了氧化层中TiO2等不利氧化产物的形成。所获得镀层具有热稳定性好、高温性能优异、易生产加工等特点。同时，可以根据实际使用和经济成本等需求，对预氧化氧压和时间进行设计，所述预氧化改性的热浸Ti‑Al‑Si镀层具有良好的可控性。[0005]本发明提