一种低温下制备钽表面钨功能涂层的方法技术

一种低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，包括以下步骤：S1，将基体表面抛光处理，所述基体包括钽、钽合金或其组合；S2，将抛光后的基体埋入包埋渗剂中反应，其中包埋温度为240‑280℃，保温时间为1‑8h，所述包埋渗剂包括均匀分散的WCl6粉、活化剂和Al2O3粉，且所述包埋渗剂中WCl6粉的比例为30‑50wt.%；S3，保温结束后，清洗包埋后的基体并真空干燥。本发明专利技术采用包埋法，基体与包埋渗剂在240‑280℃发生扩散反应，从而制得钨功能涂层。基体与钨功能涂层结合好，具有功能涂层均匀致密的优点，且无需采用高温或加压的方法获得涂层，降低了对设备的要求，适合规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制备涂层的
，尤其涉及一种低温下制备钽表面钨功能涂层的方法。
技术介绍
钽具有高密度、高熔点、耐腐蚀、优异的高温强度、良好的加工性和可焊性及低的塑/脆转变温度等优良性能而广泛应用于电子、化工、武器等多种行业。但钽金属价格昂贵，在某些气氛环境中抗腐蚀性能较差。金属钨具有非常高的熔点、沸点，极高的强度、硬度，很小的电子逸出功及很好的化学稳定性。在钽基体材料表面制备金属钨镀层，可广泛用作高温工作条件下耐磨、耐蚀和热屏蔽材料。并且在钽中添加钨可以形成钽钨固溶体型合金，钨在钽钨合金中起到了很好的固溶强化作用，可提高其拉伸强度和应变硬化率。有研究者通过真空电子束焊接并结合热等静压工艺形成一定厚度的Ta-W扩散层，但此制备温度高、工艺繁琐，存在成本高、能源消耗高的问题。CVD法制备纯钨涂层是在常压或低压条件下，以氢气和钨的卤化物或羰基物气体为原料，在特定温度条件的基材表面通过相互间的还原反应最终获得钨涂层，采用CVD工艺对零件进行钨涂层的制备可直接的获得高致密度，高纯度的钨涂层，但是钽本身吸收氢会变脆，容易断裂，此方法不适用于钽表面钨涂层的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种采用包埋法的低温下制备钽表面钨功能涂层的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用了以下技术措施：一种低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，包括以下步骤：S1，将基体表面抛光处理，所述基体包括钽、钽合金或其组合；S2，将抛光后的基体埋入包埋渗剂中反应，其中包埋温度为240-280℃，保温时间为1-8h，所述包埋渗剂包括均匀分散的WCl6粉、活化剂和Al2O3粉，且所述包埋渗剂中WCl6粉的比例为30-50wt.%；S3，保温结束后，清洗包埋后的基体并真空干燥。本专利技术还可以通过以下技术措施进一步完善：作为进一步改进，所述活化剂的比例为10-15wt.%，所述Al2O3粉的比例为35-60wt.%。作为进一步改进，所述活化剂包括NaF粉、NH4Cl粉或其混合物。作为进一步改进，所述将基体表面抛光处理的步骤包括：S11，将所述基体加热升温到一定温度，将抛光蜡均匀涂抹在基体上；S12，放置一段时间，使用脱脂棉处理基体；以及S13，将基体放入抛光机中进行抛光，其中，抛光过程中使用碱性抛光液，时间为5-15min。作为进一步改进，在步骤S13之后，进一步包括步骤S14，将抛光后的基体放入无水乙醇中进行超声波处理时间为5-30min。作为进一步改进，所述包埋渗剂中WCl6粉的比例为35-45wt.%，所述活化剂的比例为12-15wt.%，所述Al2O3粉的比例为40-53wt.%。作为进一步改进，所述清洗包埋后的基体并真空干燥的步骤包括：S31，先用超声波将所述包埋后的基体清洗干净，超声波处理时间为5~20min；以及S32，在90-100℃温度下，真空干燥。作为进一步改进，所述包埋温度为260-280℃。一种使用上述方法获得的钽或钽合金复合金属材料，包括基体以及包覆在所述基体表面的钨功能涂层，所述基体为钽或钽合金，所述钨功能涂层中含钨量为1.5-18wt.%。作为进一步改进，制得的功能涂层的厚度为3-7mm。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点：1、采用包埋法，将基体埋入包埋渗剂中反应，包埋渗剂包括均匀分散的WCl6粉、活化剂和Al2O3粉。基体与包埋渗剂在240-280℃发生扩散反应，从而制得钨功能涂层。基体与钨功能涂层结合好，具有功能涂层均匀致密的优点。且无需采用高温或加压的方法获得涂层，降低了对设备的要求，适合规模化生产。2、包埋法能很好的适用于形状复杂的基体制备涂层。这样，形状复杂的基体制备涂层也能采用这种方法，易实现连续化生产，可进一步节约资源和能源，降低成本。3、在包埋渗剂中加入活化剂，如NaF粉或NH4Cl粉，能加快钨元素的渗入过程。在包埋渗剂中加入Al2O3粉，可以有效防止粉末烧结在基体表面，提高钨功能涂层的致密程度。4、通过包埋法制得的钽或钽合金复合金属材料，具有功能涂层，且钨功能涂层中含钨量为1.5-18wt.%，功能涂层的厚度为3-7mm，钨功能涂层具有优异的机械、化学及电性能，基体上镀覆功能涂层后，克服了钽或钽合金抗腐蚀性能较差的问题，也克服了制备过程中钽或钽合金吸收氢元素变脆、易断裂的问题，有效延长了基体的使用寿命。附图说明附图1是本专利技术低温下制备钽表面钨功能涂层的方法的流程示意图；图2是本专利技术钽表面功能涂层的制备方法实施例2中的Ta-W涂层截面图图3是附图2中A处的Ta-W涂层能谱图。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：请参考图1，一种低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，包括以下步骤：S1，将基体表面抛光处理，所述基体包括钽、钽合金或其组合；S2，将抛光后的基体埋入包埋渗剂中反应，其中包埋温度为240-280℃，保温时间为1-8h，所述包埋渗剂包括均匀分散的WCl6粉、活化剂和Al2O3粉，且所述包埋渗剂中WCl6粉的比例为30-50wt.%；S3，保温结束后，清洗包埋后的基体并真空干燥。采用包埋法，将基体埋入包埋渗剂中反应，包埋渗剂包括均匀分散的WCl6粉、活化剂和Al2O3粉。基体与包埋渗剂在240-280℃发生扩散反应，从而制得钨功能涂层。基体与钨功能涂层结合好，具有功能涂层均匀致密的优点。且无需采用高温或加压的方法获得涂层，降低了对设备的要求，适合规模化生产。包埋法能很好的适用于形状复杂的基体制备涂层。这样，形状复杂的基体制备涂层也能采用这种方法，易实现连续化生产，可进一步节约资源和能源，降低成本。其中，Al2O3粉是一种防止粘结粉末，防止扩散反应时粉末粘结在基体表面。选用Al2O3粉较为合适，当然也可选用SiO2等防止粘结粉末。优选的，保温时间为2-5h，在这个区间的保温时间内，基体与包埋渗剂已能充分反应。所述活化剂的比例为10-15wt.%，所述Al2O3粉的比例为35-60wt.%。其中，所述活化剂包括NaF粉、NH4Cl粉或其混合物。优选的，包埋渗剂由WCl6粉、活化剂和Al2O3粉组成，所述包埋渗剂中WCl6粉的比例为35-45wt.%，所述活化剂的比例为12-15wt.%，所述Al2O3粉的比例为40-53wt.%。当WCl6粉与活化剂比例接近40:15时，WCl6粉处于较好的活性，有利于钨元素扩散进入基体内，无需添加过多的活化剂，降低活化剂的使用量、降低成本。当WCl6粉与Al2O3粉比例接近40:50时，基体表面上很少有粉末粘结的现象，能保证功能涂层与基体之间结合紧密。所述将基体表面抛光处理的步骤包括：S11，将所述基体加热升温到一定温度，将抛光蜡均匀涂抹在基体上；S12，放置一段时间，使用脱脂棉处理基体；以及S13，将基体放入抛光机中进行抛光，其中，抛光过程中使用碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将基体表面抛光处理，所述基体包括钽、钽合金或其组合；S2，将抛光后的基体埋入包埋渗剂中反应，其中包埋温度为240‑280℃，保温时间为1‑8h，所述包埋渗剂包括均匀分散的WCl6粉、活化剂和Al2O3粉，且所述包埋渗剂中WCl6粉的比例为30‑50wt.%；S3，保温结束后，清洗包埋后的基体并真空干燥。

【技术特征摘要】
1.一种低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将基体表面抛光处理，所述基体包括钽、钽合金或其组合；
S2，将抛光后的基体埋入包埋渗剂中反应，其中包埋温度为240-280℃，保温时间为1-8h，所述包埋渗剂包括均匀分散的WCl6粉、活化剂和Al2O3粉，且所述包埋渗剂中WCl6粉的比例为30-50wt.%；
S3，保温结束后，清洗包埋后的基体并真空干燥。
2.根据权利要求1所述的低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，其特征在于：所述活化剂的比例为10-15wt.%，所述Al2O3粉的比例为35-60wt.%。
3.根据权利要求2所述的低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，其特征在于：所述活化剂包括NaF粉、NH4Cl粉或其混合物。
4.根据权利要求1所述的低温下制备钽表面钨功能涂层的方法，其特征在于：所述将基体表面抛光处理的步骤包括：
S11，将所述基体加热升温到一定温度，将抛光蜡均匀涂抹在基体上；
S12，放置一段时间，使用脱脂棉处理基体；以及
S13，将基体放入抛光机中进行抛光，其中，抛光过程中使用碱性抛光液，时间为5-15min。
5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张厚安，麻季冬，廉冀琼，古思勇，付明，陈莹，
申请(专利权)人：厦门理工学院，
类型：发明
国别省市：福建;35