一种钛合金表面的TiAlN复合涂层及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109913796A(43)申请公布日2019.06.21(21)申请号201910285352.9(22)申请日2019.03.29(71)申请人长安大学地址710061陕西省西安市碑林区南二环路中段(72)发明人孙志平田晓东李玉琴吴文清(74)专利代理机构西安睿通知识产权代理事务所(特殊普通合伙)61218代理人惠文轩(51)Int.Cl.C23C12/00(2006.01)C23C10/48(2006.01)C23C8/36(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种钛合金表面的TiAlN复合涂层及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种钛合金表面的TiAlN复合涂层及其制备方法，将钛合金基体进行预处理，再置于包埋渗剂中进行包埋，渗铝处理，得渗铝层；将渗铝层置于双辉离子渗氮炉内，进行离子轰击清洗，渗氮处理，得到钛合金表面的TiAlN复合涂层。本发明包埋渗铝层进行离子轰击清洗和离子渗氮处理，原位生成TiAlN复合涂层，使渗层与钛合金基体冶金结合，大大提高了钛合金基体与表面改性涂层的结合力；同时，能够有效缓解高硬度、高刚度的TiAlN涂层与钛合金基体之间的热膨胀系数、硬度以及弹性模量的差异而产生的高应力接触状态，延长涂层使用寿命。CN109913796ACN109913796A权利要求书1/1页1.一种钛合金表面的TiAlN复合涂层，其特征在于，包括在钛合金基体表面依次生长的渗铝层和Ti1-xAlxN层，其中，0.25≤x≤0.5；所述渗铝层的物相为Ti3Al或TiAl中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层，其特征在于，所述渗铝层的厚度为6-15μm，所述TiAlN表层的厚度为4-10μm。3.一种钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将粗品钛合金基体进行预处理，得钛合金基体；将钛合金基体置于包埋渗剂中进行包埋，得包埋基体，将包埋基体置于气氛炉中进行渗铝处理，得渗铝层；步骤2，将渗铝层置于双辉离子渗氮炉内，先进行离子轰击清洗，再进行渗氮处理，得到钛合金表面的TiAlN复合涂层。4.根据权利要求3所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述包埋渗剂包含铝粉、氟化物粉和氧化铝粉；其中，所述氟化物粉为氟化钠粉或氟化铵粉。5.根据权利要求4所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述包埋渗剂的原料质量占比为：铝粉10％，氟化物粉1-3％，余量为氧化铝粉。6.根据权利要求3所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，所述包埋为将钛合金基体埋入装有包埋渗剂的容器中，采用粘接剂密封容器。7.根据权利要求6所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，所述粘接剂由硅溶胶和刚玉粉按质量比1∶5混合制得。8.根据权利要求3所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤1中，所述渗铝处理的压力不小于5×103Pa，渗铝处理的加热速率为6℃/min，渗铝处理的温度为700-900℃，渗铝处理的时间为2-5h。9.根据权利要求3所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述离子轰击清洗的气源为氩气，离子轰击清洗的压力不小于20Pa，离子轰击清洗的电流为1-1.5A，离子轰击清洗的温度为500-600℃，离子轰击清洗的时间为30-60min。10.根据权利要求3所述的钛合金表面的TiAlN复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述渗氮处理的氮源气体流量为0.10-0.26L/min，渗氮处理的辉光离子电流为1.5-2A，渗氮处理的温度700-900℃，渗氮处理的时间为1-2h。2CN109913796A说明书1/5页一种钛合金表面的TiAlN复合涂层及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及表面涂层技术领域，尤其涉及一种钛合金表面的TiAlN复合涂层及其制备方法。背景技术[0002]氮化物涂层具有优异的耐磨性能、抗冲蚀性能，在航空领域和机械加工领域被广泛应用于合金的表面改性。TiAlN是一种优异的硬质膜，具有良好的耐磨性和抗冲蚀性，在航空和机械加工领域均具有广泛的应用前景。[0003]目前，多数的TiAlN涂层多采用热喷涂、磁控溅射或多弧离子镀技术制备，而热喷涂制备的涂层与基体的结合强度较低；磁控溅射多弧离子镀技术不利于在外形复杂、遮挡严重的部件表面进行涂层制备，磁控溅射制备的涂层较薄，在涂层厚度要求高时不适用，且涂层制备成本太高；多弧离子镀技术容易在涂层内部形成大液滴缺陷，影响最终使用性能。因此，开发更高效、更厚、结合力更强的TiAlN涂层，是