專利名稱：一種在鈦合金表面磁控濺射TiMo薄膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在金屬表面真空鍍膜方法，特別是涉及一種在鈦合金表面磁控濺 射TiMo薄膜的制備方法。
背景技術(shù)：
鈦合金由于比強度高、耐蝕性好而廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機零部件中。高推比航空 發(fā)動機壓氣機將采用鈦合金，但鈦合金本身質(zhì)地較軟，耐沖蝕性能較差，在使用過程中，空 氣中的塵埃和沙粒等在高速氣流的作用下將對壓氣機部件造成嚴(yán)重的沖蝕損壞，從結(jié)構(gòu)上 及航空動力學(xué)上破壞發(fā)動機性能，嚴(yán)重的導(dǎo)致發(fā)動機失效。涂覆一定的防護涂層可以提高 鈦合金的耐磨抗腐蝕性能，延長壓氣機的使用壽命，提高其工作可靠性。涂覆保護涂層可以 采用很多方法，例如滲鍍、等離子噴涂、磁控濺射鍍膜等。其中，磁控濺射由于具有濺射速率 高、被鍍工件溫升低、膜層附著力好、不污染環(huán)境等優(yōu)點而成為從多涂層制作方法中的佼佼 者ο因此，研究開發(fā)出合適的高溫防護涂層制備工藝是近年來航空發(fā)動機渦輪葉片上 鍍制高溫防護涂層研究的熱點之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，通過研究改進，提供了一 種新的在鈦合金表面磁控濺射TiMo薄膜的制備方法。該方法采用H-MFD200型高真空多功 能薄膜沉積系統(tǒng)，在鈦合金表面鍍制Ti-Mo薄膜。該方法制備的薄膜致密，與基體結(jié)合力良 好，涂層厚度可控制，在600°C高溫下，具有良好的抗鹽霧腐蝕的能力。本發(fā)明給出的這種在鈦合金表面磁控濺射TiMo薄膜的制備方法，其特點是有下 列步驟步驟1 濺射前處理待鍍工件經(jīng)砂紙打磨、拋光，用丙酮超聲波清洗10分鐘，再用超聲波去離子水清 洗5分鐘，最后用無水乙醇清洗烘干，備用；步驟2 裝爐將清洗好的工件安裝在H-MFD200型高真空多功能薄膜沉積系統(tǒng)真空室內(nèi)試樣臺 上，確保固定，以防脫落；步驟3:濺射TiMo層1)將金屬Ti靶、Mo靶置于直流陰極上；2)關(guān)閉真空室，抽真空至1.5Χ102Ι^;3)真空度達到1.5Χ102Ι^之后，通入Ar氣；調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計的流量，使氣壓調(diào)節(jié) 到2 5Pa范圍內(nèi)；4)離子轟擊打開負偏壓電源，將負偏壓調(diào)至500 1000V范圍，對工件進行離子 轟擊輝光清洗，同時啟動加熱器對待鍍工件進行加熱；
5)離子清洗完畢后，在150 200°C、0. 2 0. 4KV電壓、0. 1 0. 75A電流下進行 反應(yīng)磁控濺射，控制濺射時間4 8分鐘；6)濺射完畢即得到TiMo薄膜。為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的，涂層濺射前對工件表面進行離子清理，即在高能電 場作用下，工件表面受到離子轟擊，基體材料被帶走，發(fā)生離子凈化和表面活化過程，涂層 結(jié)合力更強。為更好的實現(xiàn)本發(fā)明的目的，涂層濺射前對工件進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度150°C，預(yù)熱 時間IOmin。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、采用H-MFD200型高真空多功能薄膜沉積系統(tǒng)，可以在金屬表面鍍制Ti-Mo復(fù)合 涂層，涂層致密，涂層厚度可控；2、由于薄膜中含有50%的Ti元素，與基體鈦合金形成鈦元素的成分梯度，與基體 結(jié)合能力更強，彎曲90°薄膜無脫落；3、采用該發(fā)明制備的薄膜，在600°C高溫下，具有良好的抗鹽霧腐蝕能力。
具體實施例方式實施例1在TCl 1金屬表面鍍制TiMo復(fù)合涂層步驟1 濺射前處理待鍍工件經(jīng)砂紙打磨、拋光，用丙酮超聲波清洗10分鐘，再用超聲波去離子水清 洗5分鐘，最后用無水乙醇清洗烘干，備用；步驟2 裝爐將清洗好的工件安裝在H-MFD200型高真空多功能薄膜沉積系統(tǒng)真空室內(nèi)試樣臺 上，確保固定，以防脫落。步驟3 濺射TiMo層1)將金屬Ti靶、Mo靶置于直流陰極上；2)關(guān)閉真空室，抽真空至1.5Χ102Ι^;3)真空度達到1. 5 X IO-2Pa之后，通入Ar氣；調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計的流量，使氣壓調(diào)節(jié) 到2Pa范圍內(nèi)；4)離子轟擊打開負偏壓電源，將負偏壓調(diào)至500 1000V范圍，對工件進行離子 轟擊輝光清洗，同時啟動加熱器對待鍍工件進行加熱；5)離子清洗完畢后，在150°C、鈦靶電壓0.4KV、Mo靶電壓0. 5KV、電流0. 5A條件 下進行反應(yīng)磁控濺射，控制濺射時間6分鐘。6)濺射完畢即得到TiMo薄膜。
權(quán)利要求
1.一種在鈦合金表面磁控濺射TiMo薄膜的制備方法，其特征在于有下列步驟步驟1 濺射前處理待鍍工件經(jīng)砂紙打磨、拋光，用丙酮超聲波清洗10分鐘，再用超聲波去離子水清洗5分 鐘，最后用無水乙醇清洗烘干，備用；步驟2 裝爐將清洗好的工件安裝在H-MFD200型高真空多功能薄膜沉積系統(tǒng)真空室內(nèi)試樣臺上， 確保固定，以防脫落；步驟3 濺射TiMo層1)將金屬Ti靶、Mo靶置于直流陰極上；2)關(guān)閉真空室，抽真空至1.5XlO2I^a;3)真空度達到1.5 X IO2Pa之后，通入Ar氣；調(diào)節(jié)質(zhì)量流量計的流量，使氣壓調(diào)節(jié)到 2 5Pa范圍內(nèi)；4)離子轟擊打開負偏壓電源，將負偏壓調(diào)至500 1000V范圍，對工件進行離子轟擊 輝光清洗，同時啟動加熱器對待鍍工件進行加熱；5)離子清洗完畢后，在150 200°C、0.2 0. 4KV電壓、0. 1 0. 75A電流下進行反應(yīng) 磁控濺射，控制濺射時間4 8分鐘；6)濺射完畢即得到TiMo薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述在鈦合金表面磁控濺射TiMo薄膜的制備方法，其特征在于涂層 濺射前對工件表面進行離子清理，即在高能電場作用下，工件表面受到離子轟擊，基體材料 被帶走，發(fā)生離子凈化和表面活化過程，涂層結(jié)合力更強。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述在鈦合金表面磁控濺射TiMo薄膜的制備方法，其特征在于涂層 濺射前對工件進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度150°C，預(yù)熱時間lOmin。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在鈦合金表面磁控濺射TiMo薄膜的制備方法，其特點是所述制備方法有濺射前處理、安裝基片和濺射成膜等步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過磁控濺射工藝實現(xiàn)了在鈦合金表面制備Ti-Mo薄膜的目的，通過工藝條件控制可獲得厚度1-50μm的薄膜，并且薄膜致密性好，與基體結(jié)合力良好，厚度可控，可以在大面積基片上獲得厚度均勻的薄膜。本發(fā)明制備的涂層在600℃高溫時仍然具有很好的抗鹽霧腐蝕能力，并且所用的制備方法可以保證批量生產(chǎn)條件下，制備出高質(zhì)量產(chǎn)品。
文檔編號C23C14/02GK102115872SQ200910248900
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者彭建人, 胡金玲, 高淑春 申請人:沈陽天賀新材料開發(fā)有限公司