本發(fā)明涉及一種在鈮或鈮合金表面制備硅化鈮涂層的方法，以硅粉為原料，采用等離子體噴涂技術在鈮或鈮合金基體表面制備硅涂層，然后置于惰性氣氛中在1000～1500℃下熱處理1～10小時，從而在基體表面形成硅化鈮涂層。本發(fā)明所述制備方法具有工藝簡單、成本低、效率高、可重復性好、適合規(guī)模化生產(chǎn)等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種硅化物涂層的制備方法，特別涉及一種在鈮或鈮合金表面制備具梯度結構的硅化鈮涂層的方法，屬于高溫涂層技術領域。

背景技術

鈮(Nb)是一種高熔點(2468℃)的難熔金屬，密度適中，耐腐蝕，抗輻射，同時高溫強度大，具有良好的高溫機械性能。鈮與鈮合金的優(yōu)良特性使其成為航空、航天與核工業(yè)中高溫結構件的重要候選材料之一，可用來制造火箭發(fā)動機、核反應堆等關鍵部件。然而，其氧化性能較差，純鈮在600℃就發(fā)生“pest”氧化現(xiàn)象，且隨著溫度的升高，氧化程度加劇，最終導致其高溫性能的失效，這一缺點嚴重制約了鈮與鈮合金的應用。為了改善其高溫抗氧化性能，表面涂層保護是兼顧鈮與鈮合金高溫力學性能與抗氧化性能切實有效的途徑。

二硅化鈮(NbSi₂)氧化時表面能夠形成SiO₂氧化膜，該氧化膜致密且具備自愈合能力，具有良好的高溫抗氧化能力，從而使得NbSi₂成為鈮與鈮合金高溫防護涂層的主要選擇。Suzuki等人采用熔鹽法在鈮基體表面沉積一層NbSi₂涂層【1.R.Suzuki,M.Ishikawa,K.Ono,NbSi₂coating on niobium using molten salt,Journal of Alloys andCompounds 336(2002)280–285】，將熔鹽混合物36.58NaCl-36.58KCl-21.95NaF-4.89Na₂SiF₆(mol％)和硅粉放入Al₂O₃坩堝中，在900K的高溫下，Nb基體表面形成硅化鈮涂層，具有外層為NbSi₂，過渡層為三硅化五鈮(Nb₅Si₃)的結構特征。但是熔鹽體系復雜，且涂層結構受熔鹽成分影響較大，形成的涂層厚度不均勻，一定程度上影響涂層的抗氧化能力。Wang等人采用包埋法將鈮合金包裹在16Si-8Ge-5NaF-71Al₂O₃(wt.％)混合粉末中制備了Ge改性的NbSi₂涂層【2.W.Wang,Formation and oxidation resistance of germaniummodified silicide coating on Nb based in situ composites,Corrosion Science 80(2014)164–168】，但是包埋法中粉末混合物導熱性較差，同時該方法受重力影響，會導致涂層厚度和結構不均勻。NbSi₂涂層的制備方法需要進一步改善。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種在鈮或鈮合金表面制備硅化鈮涂層的方法，以硅粉為原料，采用等離子噴涂技術在鈮或鈮合金基體表面制備硅涂層，然后置于惰性氣氛中在1000～1500℃下熱處理1～10小時，從而在基體表面形成硅化鈮涂層。