【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
专利
过渡金属(tm)硼化物因其熔融温度高于3000℃的耐火特性、大范围的相稳定性或高的导热性以及强抗热冲击性而闻名。随着材料可持续使用以及高性能部件如航空发动机中的机械部件的寿命越来越受到关注，tm硼化物基材料被建议作为一种新的保护薄膜类型。特别是，这种涂层的高温稳定性因此是合乎需要的，并且发展出用于就这种涂层抗氧化性差而进行改进的策略。
技术介绍
0、现有技术
1、当氧化二硼化物基块体陶瓷时，通常形成具有玻璃状b2o3(硼化物)顶层的氧化皮，如从tib2、zrb2和hfb2中知道的那样。详细地说，可以区分三种不同状态：(i)通常低于900℃至1000℃的低温状态，获得具有一定程度上致密的顶部硼化物层的结晶金属氧化物层；(ii)最高1600至1800℃的第二状态，伴有顶部b2o3初始蒸发；和(iii)高于1800℃的最后状态，主要是在多孔金属氧化物旁的硼化物挥发蒸发。但是，诸如大气湿度或流动条件等环境条件也会影响tm硼化物的氧化皮形成。已知水蒸汽的存在会加速挥发性硼酸(hbo2)的形成，促进硼化物挥发性且因而减弱抗氧化性。
2、迄今已经知道的是，为了在高温(>1000℃)下维持长期氧化，只有基于氧化铝和二氧化硅的氧化皮才能提供足够低的抛物线速率常数，在1100℃约为10-10kg2m-4s-1量级。
3、待解决问题
4、本专利技术的主要目的是提供具有涂覆表面的涂覆制品，该涂覆表面表现出过渡金属硼化物的非常有利的性能，但同时在高温且尤其是在800℃至1500℃之间的温度
技术实现思路
1、上述问题通过提供一种涂覆制品和一种用于制造本专利技术涂覆制品的方法来解决，该涂覆制品尤其如权利要求1至10所述，该方法尤其如权利要求11至16所述。
2、本专利技术的涂覆制品包括涂覆表面，涂覆表面由基材和涂层体系组成，该涂层体系包括至少一个保护层，该保护层由一种或多种过渡金属硼化物和一种掺杂元素组成，其中：
3、-该保护层具有由分子式tmxbysiq定义的化学元素组成，其中：
4、o tm是一种或多种过渡金属元素，选自由铬cr和铪hf构成的组，
5、o si是硅且作为掺杂元素存在于该保护层中，
6、o b是硼，
7、o x是保护层中tm的以原子百分比计的浓度，
8、o y是保护层中b的以原子百分比计的浓度，
9、o q是保护层中si的以原子百分比计的浓度，
10、o x+y+q＝1，0.15≤x≤0.33，0.40≤y≤0.67，
11、0.1≤q≤0.40，
12、o保护层中硼与过渡金属的原子浓度比大于或等于2，即
13、y/x≥2，和
14、-该保护层表现出alb2晶体结构。
15、重要的是要注意该保护层中可能无意中存在“氧”或“氧和碳”和/或其它元素(如氩)作为微量元素。
16、根据本专利技术涂覆制品的一个优选实施方式，由q表示的si含量高于0.1，这允许通过促成致密的富硅氧化皮的形成来获得令人惊讶的抗氧化性的进一步显著增强。更优选的是q高于0.2。更优选的是q大于0.3。
17、根据本专利技术涂覆制品的另一优选实施方式，保护层作为涂层体系的最外层或尽可能靠近最外层(如紧邻最外层)布置以利于形成致密的富硅氧化皮。
18、根据本专利技术涂覆制品的另一优选实施方式，涂层体系包括作为涂层体系的最外层形成的氧化物层，该氧化物层包含硅和氧或者由硅和氧组成，优选包含二氧化硅sio2。
19、在一个优选实施方式中，本专利技术上下文中的氧化物层是包含由保护层所含的硅促成的富硅氧化皮(在本说明书上下文中也称为致密富硅氧化皮)的或由其构成的氧化物层，所述硅扩散向涂层体系的最外表面并与在涂层体系最外表面处可用的氧反应，由此形成富硅氧化皮。
20、当本专利技术的涂覆制品包括上述优选实施方式之一所述的氧化物层时，保护层优选直接置于氧化物层下方。
21、氧化物层厚度优选在50nm至5000nm的范围内。
22、该保护层优选呈现单独晶体硅相，其在保护层的xrd光谱中在28.44°和/或47.3°的2θ角处可见。例如，可以通过使保护层经受造成保护层氧化的工艺过程(例如退火步骤或导致氧化的任何步骤)按下述方式来产生单独晶体硅相，即，在保护层中形成单独晶体硅相且其可在氧化后被检测到。本专利技术人认为，这种独立结晶硅相的形成促成如上所述的富硅氧化皮的形成。在本专利技术的上下文中，富硅氧化皮应尤其理解为含si-o的氧化物层。
23、对于1100℃温度，保护层的氧化动力学优选在10-9kg2m-4s-1至最高10-13kg2m-4s-1的范围内。
24、在本专利技术的上下文中，优选的基材包括或由一种或多种材料组成，该材料选自由钢、硬质合金、铬镍铁合金、哈氏合金、瓦斯帕洛依镍基高温合金、超合金、含钛材料、氧化物、氧化物-氧化物陶瓷、含碳化硅材料、碳基材料、钇稳定化氧化锆形成的组。
25、一种用于制造根据上述实施方式之一的本专利技术涂覆制品的方法优选包括一个或多个步骤，在所述步骤中通过使用涂覆工艺形成保护层。
26、根据一种用于制造本专利技术涂覆制品的方法的一个优选实施方式，该方法至少包括以下步骤：
27、-所述至少一个保护层通过使用涂覆工艺形成，和
28、-该保护层中的氧化物层和/或单独的结晶硅相是通过在该涂覆工艺之后进行的热处理产生的，其中，所述alb2晶体结构在所述涂覆工艺期间已产生并在所述热处理期间和之后得以保持，且其中，该热处理包括在800到1500℃之间、优选在1100到1300℃之间的工艺温度下进行的退火工艺。
29、优选地，采用如下方式执行在用于制造本专利技术涂覆制品的保护层的任一形成方法中所用的涂覆工艺：
30、-采用物理气相沉积(pvd)技术，和/或
31、-采用化学气相沉积(cvd)技术，和/或
32、-采用热或等离子体辅助化学气相沉积(ta-cvd或pa-cvd)。
33、根据一个优选实施方式，用于制造保护层的涂覆工艺如此进行，即，在通过使用优选是电弧pvd技术或溅射pvd技术如磁控溅射或高功率脉冲磁控溅射(hipims)类型的物理气相沉积(pvd)技术来进行的涂覆工艺期间，使用一种或多种包含硅的靶作为涂覆源材料以在氧化阻隔涂层中提供所需硅浓度。
34、根据另一个优选实施方式，用于制造保护层的涂覆工艺如此进行：在通过使用优选是电弧pvd技术或溅射pvd技术如磁控溅射或高功率脉冲磁控溅射(hipims)类型的物理气相沉积(pvd)技术来进行的涂覆工艺期间，将包含硅的一种或多种气流用作涂覆源材料以提供在氧化阻隔涂层中所需的硅浓度。
35、本专利技术的具体实施例的说明
36、为了更详细地解释本专利技术，下面将借助图1-7本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涂覆制品，包括涂覆表面，该涂覆表面由基材和涂层体系组成，该涂层体系包括至少一个保护层，该保护层由一种或多种过渡金属硼化物和一种掺杂剂元素组成，其特征是，
2.根据权利要求1所述的涂覆制品，其特征是，q高于0.1。
3.根据权利要求2所述的涂覆制品，其特征是，q高于0.2。
4.根据权利要求3所述的涂覆制品，其特征是，q高于0.3。
5.根据前述权利要求1至4之一所述的涂覆制品，其特征是，该保护层作为该涂层体系的最外层布置。
6.根据前述权利要求1至4之一所述的涂覆制品，其特征是，该涂层体系包括作为该涂层体系的最外层形成的氧化物层，该氧化物层包含硅和氧或者由硅和氧构成、优选包含二氧化硅Si O2。
7.根据权利要求6所述的涂覆制品，其特征是，该保护层直接布置在该氧化物层的下方。
8.根据前述权利要求6至7之一所述的涂覆制品，其特征是，该氧化物层的厚度在50nm至5000nm的范围内。
9.根据前述权利要求6至8之一所述的涂覆制品，其特征是，该保护层展现出单独的结晶硅相，这在该保护
10.根据前述权利要求1至9之一所述的涂覆制品，其特征是，该保护层的氧化动力学在1100℃温度情况下是在10-9kg2m-4s-1至最高10-13kg2m-4s-1的范围内的。
11.根据前述权利要求1至10之一所述的涂覆制品，其特征是，该基材包含或者是由一种或多种选自以下组的材料组成，该组由钢、硬质合金、铬镍铁合金、哈氏合金、瓦斯帕洛依镍基高温合金、超合金、含钛材料、氧化物、氧化物-氧化物陶瓷、含碳化硅材料、碳基材料、钇稳定化氧化锆组成。
12.一种用于制造根据前述权利要求1至11之一所述的涂覆制品的方法，其特征是，该至少一个保护层通过使用涂覆工艺来形成。
13.一种用于制造根据前述权利要求6至12之一所述的涂覆制品的方法，其特征是，
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征是，按如下方式进行该涂覆工艺：
15.根据权利要求14所述的方法，其特征是，如此进行该涂覆工艺，即，一个或多个包含硅的靶被用作涂覆源材料以在涂覆工艺期间提供在氧化阻隔涂层中的期望硅浓度，该涂覆工艺是通过使用优选是电弧PVD技术或溅射PVD技术如磁控溅射或高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)类型的物理气相沉积(PVD)技术来进行的。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征是，如此进行该涂覆工艺，即，一种或多种含硅的气流被用作涂覆源材料以在涂覆工艺期间提供在氧化阻隔层中的期望硅浓度，该涂覆工艺是通过使用优选是电弧PVD技术或溅射PVD技术如磁控溅射或高功率脉冲磁控溅射(H iPI MS)类型的物理气相沉积(PVD)技术来进行的。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种涂覆制品，包括涂覆表面，该涂覆表面由基材和涂层体系组成，该涂层体系包括至少一个保护层，该保护层由一种或多种过渡金属硼化物和一种掺杂剂元素组成，其特征是，
2.根据权利要求1所述的涂覆制品，其特征是，q高于0.1。
3.根据权利要求2所述的涂覆制品，其特征是，q高于0.2。
4.根据权利要求3所述的涂覆制品，其特征是，q高于0.3。
5.根据前述权利要求1至4之一所述的涂覆制品，其特征是，该保护层作为该涂层体系的最外层布置。
6.根据前述权利要求1至4之一所述的涂覆制品，其特征是，该涂层体系包括作为该涂层体系的最外层形成的氧化物层，该氧化物层包含硅和氧或者由硅和氧构成、优选包含二氧化硅si o2。
7.根据权利要求6所述的涂覆制品，其特征是，该保护层直接布置在该氧化物层的下方。
8.根据前述权利要求6至7之一所述的涂覆制品，其特征是，该氧化物层的厚度在50nm至5000nm的范围内。
9.根据前述权利要求6至8之一所述的涂覆制品，其特征是，该保护层展现出单独的结晶硅相，这在该保护层的xrd光谱中在28.44°和/或47.3°的2θ角处可见。
10.根据前述权利要求1至9之一所述的涂覆制品，其特征是，该保护层的氧化动力学在1100℃温度情况下是在10-9kg2m-4s-1至最高10-13kg2m-4s-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·格利切纳，尤尔根·拉姆，汉斯乔治·奥默，赫尔穆特·里德尔特拉根列夫，奥利弗·胡诺尔德，米尔扎姆·阿尔恩特，彼得·波尔奇克，
申请(专利权)人：欧瑞康表面处理解决方案股份公司普费菲孔，
类型：发明
国别省市：
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