钽涂覆的金属的沉淀硬化制造技术

一种方法，所述方法包括：(a)提供钽涂覆的金属合金基材；(b)通过将所述钽涂覆的金属合金基材加热至退火温度，在所述退火温度下保持一段时间，然后淬火至低于50摄氏度的温度而对所述钽涂覆的金属合金基材进行热退火；(c)加热所述钽涂覆的金属基材至所述金属合金基材的沉淀硬化温度；和(d)使所述钽涂覆的金属合金基材冷却至低于50摄氏度的温度；其中所述方法的特征进一步在于：在钽惰性气氛下进行步骤(b)到(d)，以及通过使温度低于50摄氏度的钽惰性气体从所述钽涂覆的金属合金基材上流过而进行步骤(b)中的淬火和步骤(d)中的冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于已经被钽涂覆的金属合金的沉淀硬化的方法。
技术介绍
通过对金属施加一层钽的涂层可以保护金属合金免受腐蚀侵蚀。TantalineInc.提供一项服务用于在金属的合金基材上气相沉积钽以作为保护涂层。这一工艺要求在炉中加热金属的合金基材至温度为700至900摄氏度(℃)，此时钽的金属前体蒸发并沉积在基材上。不幸地，加热基材的金属合金至如此高的温度可能会使基材的金属合金部分地或完全地退火，由此导致基材的金属合金失去其一部分所需的物理性质，例如，硬度、拉伸模量和压缩模量。当金属合金基材是沉淀硬化(PH)的金属合金时就会出现这样的情况，在这种情况下钽涂层工艺导致因进行了沉淀硬化而特有的物理性质损失。理想的是发现如何获得一种钽涂覆的PH金属合金，既能受益于持久的钽涂层，又能受益于金属基材的沉淀硬化性质。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于制造PH金属合金基材的方法，所述PH金属合金基材具有钽涂层的保护性质，同时还具有改进的作为PH金属合金特有的物理性质，例如，增大的硬度、拉伸模量和压缩模量。不损害钽涂层益处的钽涂覆的金属合金基材的沉淀硬化，或者再生沉淀硬化不是个简单的工艺，正如在开发本专利技术时所发现的。沉淀硬化要求将金属合金加热至特定的温度，随后快速冷却材料。在空气的存在下在超过300℃的温度加热钽涂覆的金属合金导致钽涂层由于与空气中的气体(例如氧气和氮气)的反应所致而发生氧化并脆化，这是不可取的。为避免钽涂层变脆在钽惰性气氛中加热钽涂覆的金属合金足以防止金属合金芯的快速冷却，以致阻碍了沉淀硬化的实现。本专利技术实际上用于解决的不仅是如何为钽涂覆的金属合金基材诱导或恢复PH性质的一般问题，而且额外还解决了如何在不引起钽涂层变脆和/或由金属合金基材剥落时完成这样的解决方案。令人惊讶地，本专利技术是如下发现的结果：通过在钽惰性气体下进行必要的加热步骤和在相对冷的钽惰性气体流下进行冷却步骤而使得钽涂覆的金属合金基材能够被沉淀硬化而不会引起钽涂层变脆。适宜的钽惰性气体包括惰性气体和惰性气体的组合。空气在温度低于300摄氏度(℃)时也是适宜的钽惰性气体。钽惰性气体不与钽涂层反应，并且不会明显地扩散到钽涂层中，因此防止了涂层变脆。使冷的钽惰性气体从钽涂覆的金属合金基材上流过允许了金属合金基材的快速冷却，由此使得沉淀硬化得以发生。在第一方面，本专利技术是一种方法，所述方法包括：(a)提供钽涂覆的金属合金基材；(b)通过将所述钽涂覆的金属合金基材加热至退火温度，在所述退火温度下保持一段时间，然后淬火至低于50摄氏度的温度，从而对所述钽涂覆的金属合金基材进行热退火；(c)加热所述钽涂覆的金属基材至所述金属合金基材的沉淀硬化温度；和(d)使所述钽涂覆的金属合金基材冷却至低于50摄氏度的温度；其中所述方法的特征进一步在于：在钽惰性气氛下进行步骤(b)到(d)，并且通过使温度低于50摄氏度的钽惰性气体从所述钽涂覆的金属合金基材上流过而进行步骤(b)中的淬火和步骤(d)。本专利技术对于制备钽涂覆的PH金属合金基材是有用的。具体实施方式本专利技术的方法要求提供钽涂覆的金属合金基材。金属基材的钽涂层是已知的技术，并且通过如Tantaline,Inc.,UltrametCOT等等公司进行了商业实践。钽涂覆的金属合金基材是能够经历沉淀硬化的材料。提供沉淀硬化的金属合金基材，并在维持温度高于700摄氏度(℃)的同时将钽施用至基材，由此制备钽涂覆的金属合金基材。得到的钽涂覆的金属合金基材在金属合金基材上具有均匀的钽涂层。这样的高温涂层工艺比低温(低于700℃)金属涂层工艺(那种溅射涂层)更具优势，因为低温工艺在基材上产生了不均匀的金属涂层，并且未得到钽与金属合金基材之间的增强的金属间层。均匀的涂层对于由钽涂层提供的最佳基材保护来说是理想的。沉淀硬化，亦称为热老化，是用于增加可锻金属合金的压缩强度的技术。能够经历沉淀硬化的适宜的金属合金的实例包括铝合金、镁合金、镍合金和不锈钢。钽涂覆的金属合金基材理想地选自钽涂覆的镁合金、镍合金和不锈钢。本专利技术的方法对于钽涂覆的不锈钢合金是特别理想的。适宜的不锈钢合金的具体实例包括下列级别的不锈钢中的任一种或超过一种的任意组合：17-PH、17-7PH、13-8PH、15-5PH。本专利技术的方法要求对钽涂覆的金属合金基材进行热退火。热退火要求加热钽涂覆的金属合金基材至足够高的温度(退火温度)，保持足够长的时间，从而允许金属合金中的沉淀相溶解，然后冷却(淬火)钽涂覆的金属合金基材。理想地，加热钽涂覆的金属合金基材至超过钽涂覆的金属合金基材的金属合金的临界温度的温度，并保持一段时间，由此完成热退火。金属合金的临界温度通常容易在冶金学手册中获得。退火也可以通过加热至亚临界温度进行，不过这对于本专利技术来说是不太理想的过程。对于不锈钢合金，理想的是加热钽涂覆的金属合金基材至温度为250℃或更高、优选650℃或更高、再更优选1000℃或更高。同时，一般加热至1500℃或更低的温度。在退火温度下保持钽涂覆的金属合金基材足够长的时间以允许合金溶质相溶解，优选完全溶解。理想地，在退火温度下保持钽涂覆的金属合金基材30分钟或更长、优选45分钟或更长、更理想地为1小时或更长。虽然对于在退火温度下保持材料多久没有已知的技术上限，不过对于实用目的而言通常是在退火温度下保持材料48小时或更少、优选24小时或更少、进而更优选12小时或更少。通过快速冷却至低于50℃的温度、优选至低于35℃的温度而使钽涂覆的金属合金基材淬火。退火步骤中的快速淬火对于保存成功的沉淀硬化所需的极小的纳米颗粒样的沉淀物域是重要的。然而，如果钽涂覆的金属合金基材冷却得过快，则钽涂层和金属合金基材会以充分不同的速率发生尺寸的改变，由此导致钽涂层与金属合金基材分层(钽涂层的剥落)。因此，理想的是在避免钽涂层分层的同时尽可能快的冷却。通常，理想的是以每小时200℃到每小时300℃、优选约为每小时250℃的速率冷却钽涂覆的金属合金基材。为了适当地制备用于沉淀硬化的金属合金，退火步骤是重要的。退火使得溶质相溶解，优选完全溶解。金属合金中未溶解的溶质在沉淀硬化的过程中能够形成大到足以妨碍物理性质增强的域。在热退火步骤中进行淬火之后，沉淀硬化钽涂覆的金属合金基材。沉淀硬化包括加热至沉淀硬化温度、在沉淀硬化温度或沉淀硬化温度之上保持一段时间，然后冷却。加热钽涂覆的金属合金基材至金属合金基材的沉淀硬化温度。金属合金的沉淀硬化温度是材料将产生沉淀硬化发生所必本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，所述方法包括：a.提供一种钽涂覆的金属合金基材，所述钽涂覆的金属合金基材通过提供一种沉淀硬化的金属合金基材并在维持大于700摄氏度的温度的同时将钽施用至所述基材而制备，特征在于在所述金属合金基材上形成了均匀的钽涂层；b.通过将所述钽涂覆的金属合金基材加热至退火温度，在所述退火温度下保持一段时间，然后淬火至低于50摄氏度的温度，从而对所述钽涂覆的金属合金基材进行热退火；c.加热所述钽涂覆的金属基材至所述金属合金基材的沉淀硬化温度；和d.使所述钽涂覆的金属合金基材冷却至低于50摄氏度的温度；其中所述方法的特征进一步在于：在钽惰性气氛下进行步骤(b)到(d)，以及通过使温度低于50摄氏度的钽惰性气体从所述钽涂覆的金属合金基材上流过而进行步骤(b)中的淬火和步骤(d)中的冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.02 US 61/9105631.一种方法，所述方法包括：
a.提供一种钽涂覆的金属合金基材，所述钽涂覆的金属合金基材通过提供一种
沉淀硬化的金属合金基材并在维持大于700摄氏度的温度的同时将钽施用至所述基
材而制备，特征在于在所述金属合金基材上形成了均匀的钽涂层；
b.通过将所述钽涂覆的金属合金基材加热至退火温度，在所述退火温度下保持
一段时间，然后淬火至低于50摄氏度的温度，从而对所述钽涂覆的金属合金基材进
行热退火；
c.加热所述钽涂覆的金属基材至所述金属合金基材的沉淀硬化温度；和
d.使所述钽涂覆的金属合金基材冷却至低于50摄氏度的温度；
其中所述方法的特征进一步在于：在钽惰性气氛下进行步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·A·伍德克拉夫特，E·L·利尔宁，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US