專利名稱：被覆件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被覆件及其制造方法。
背景技術(shù)：
碳纖維由于其具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、低熱膨脹系數(shù)、耐腐蝕、易編織加工以及較好的熱、電性能等優(yōu)良特性被廣泛用于航天航空、建筑及電子元器件制造等領(lǐng)域。但碳纖維的抗氧化性能較差，且與金屬、聚合物復(fù)合材料的潤(rùn)濕性不佳，大大限制了碳纖維材料在上述領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)有技術(shù)利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)(CVD)將碳纖維(Cf)與相結(jié)合形成Cf/ZrB2 復(fù)合材料，該種CfAi^2復(fù)合材料具有優(yōu)良的機(jī)械性能及韌性，但其高溫抗氧化性較差。貴金屬銥(Ir)熔點(diǎn)M43°C，因飽和蒸氣壓低、氧滲透率低而具有優(yōu)良的高溫抗氧化性能，是唯一在1600°C以上的空氣中仍具有很好機(jī)械性能的金屬。但是由于碳纖維與銥涂層之間潤(rùn)濕性較差，沉積于碳纖維材料上的銥涂層經(jīng)高溫處理后會(huì)產(chǎn)生大量裂紋，因此所述銥涂層的高溫抗氧化性及抗熱震性能較差。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于此，提供一種有效解決上述問(wèn)題的被覆件。另外，還提供一種上述被覆件的制造方法?！N被覆件，包括基體、依次形成于該基體上的鉻滲入層、鉻層及銥層，該基體材質(zhì)為碳纖維/ 復(fù)合材料。一種被覆件的制造方法，包括以下步驟提供基體，該基體材質(zhì)為碳纖維/ 復(fù)合材料；以鉻靶為靶材，于所述基體表面磁控濺射鉻層，濺射溫度為100 200°C，濺射時(shí)間為150 250min ；在磁控濺射該鉻層的過(guò)程中，該鉻層與基體界面處的金屬鉻向基體擴(kuò)散，于基體與鉻層之間形成鉻滲入層；以銥靶為靶材，于所述鉻層上磁控濺射形成銥層。所述鉻層的形成可提高所述銥層與基體之間的結(jié)合力，使被覆件經(jīng)高溫處理后銥層不易剝落或裂紋，如此可提高所述銥層的高溫抗氧化性能。此外，通過(guò)上述制造方法形成的銥層幾乎無(wú)針孔、具有良好的致密性，如此可進(jìn)一步提高所述銥層的抗氧化性。所述銥層還具有良好的抗熱震性能，主要有如下兩方面的原因一方面，由于所述鉻層從基體表層內(nèi)向外梯度過(guò)渡，沒(méi)有成分和力學(xué)性能的突變；另一方面，所述銥層與鉻層之間過(guò)渡較好，沒(méi)有成分和力學(xué)性能的突變。因此，所述被覆件具有良好的高溫抗氧化性及抗熱震性。


圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的被覆件的剖視3
圖2為制造圖1中鍍膜件所用真空鍍膜機(jī)的示意圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明被覆件10基體11鉻滲入層13鉻層15銥層17鍍膜機(jī)100鍍膜室20真空泵30軌跡21第一靶材22第二靶材23氣源通道2具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明一較佳實(shí)施例的被覆件10包括基體11、依次形成于該基體11 上的鉻滲入層13、鉻層15及銥層17。該被覆件10可以為渦輪葉片、噴嘴等航天航空機(jī)械零部件，也可為建筑、電子及汽車等交通工具的零部件。該基體11的材質(zhì)為碳纖維/Zi^2復(fù)合材料。所述鉻層15及銥層17均可通過(guò)磁控濺射鍍膜法形成。所述鉻層15的厚度為2 3. 5 μ m。所述銥層17的厚度為2 3. 5 μ m。所述鉻滲入層13是在所述鉻層15的形成過(guò)程中，鉻層15與基體11界面處的金屬鉻向基體11內(nèi)擴(kuò)散而形成。所述鉻滲入層13包括碳纖維(Cf)、&4陶瓷相、Cr金屬相及Cr-C相。本發(fā)明一較佳實(shí)施例的制造所述被覆件10的方法主要包括如下步驟提供基體11，該基體11的材質(zhì)為碳纖維/ 復(fù)合材料。請(qǐng)參閱圖2，提供一真空鍍膜機(jī)100，將所述基體11置于該真空鍍膜機(jī)100內(nèi)進(jìn)行氬氣等離子體清洗，以進(jìn)一步去除基體11表面的油污，以及改善基體11表面與后續(xù)涂層的結(jié)合力。該鍍膜機(jī)100包括一鍍膜室20及與鍍膜室20相連接的一真空泵30，真空泵30用以對(duì)鍍膜室20抽真空。該鍍膜室20內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)架(未圖示)、二第一靶材22及二第二靶材 23。轉(zhuǎn)架帶動(dòng)基體11沿圓形軌跡21運(yùn)行，且基體11在沿軌跡21運(yùn)行時(shí)亦自轉(zhuǎn)。二第一靶材22與二第二靶材23關(guān)于軌跡21的中心對(duì)稱設(shè)置，且二第一靶材22相對(duì)地設(shè)置在軌跡21的內(nèi)外側(cè)，二第二靶材23相對(duì)地設(shè)置在軌跡21的內(nèi)外側(cè)。每一第一靶材22及每一第二靶材23的兩端均設(shè)有氣源通道對(duì)，氣體經(jīng)該氣源通道M進(jìn)入所述鍍膜室20中。當(dāng)基體11穿過(guò)二第一靶材22之間時(shí)，將鍍上第一靶材22表面濺射出的粒子，當(dāng)基體11穿過(guò)二第二靶材23之間時(shí)，將鍍上第二靶材23表面濺射出的粒子。本實(shí)例中，所述第一靶材22 為鉻靶，所述第二靶材23為銥靶。
該等離子體清洗的具體操作及工藝參數(shù)為如圖2所示，基體11安裝于鍍膜室 20內(nèi)，真空泵30對(duì)所述鍍膜室20進(jìn)行抽真空處理至真空度為8. OX 10_3Pa，然后以300 500s ccm(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)毫升/分鐘)的流量向鍍膜室20內(nèi)通入純度為99. 999%的氬氣，并施加-500 -800V的偏壓于基體11，對(duì)基體11表面進(jìn)行等離子體清洗，清洗時(shí)間為5 15min。在對(duì)基體11進(jìn)行等離子清洗后，于該基體11上形成鉻層15。形成該鉻層15的具體操作及工藝參數(shù)如下以氬氣為工作氣體，調(diào)節(jié)氬氣流量為20 150sCCm，于基體11上施加-100 -300V的偏壓，并加熱鍍膜室20至100 200°C (即鍍膜溫度為100 200)； 開(kāi)啟已安裝于該鍍膜機(jī)內(nèi)的第一靶材22的電源，設(shè)置其功率為2 5kw，沉積鉻層15。沉積該鉻層15的時(shí)間為150 250min。在形成所述鉻層15的過(guò)程中，由于鉻金屬與碳纖維/ 復(fù)合材料之間具有良好的潤(rùn)濕性，所述鉻層15與基體11界面處的金屬鉻向基體11內(nèi)擴(kuò)散，形成包括碳纖維(Cf)、 ZrB2陶瓷相、Cr金屬相及Cr-C相的鉻滲入層13。該鉻滲入層13提高了鉻層15與基體11 之間的結(jié)合力。于該鉻層15上形成銥層17，形成所述銥層17的具體操作及工藝參數(shù)如下關(guān)閉所述第一靶材22的電源，保持所述氬氣的流量、施加于基體11的偏壓及鍍膜溫度不變，開(kāi)啟已安裝于所述鍍膜室20內(nèi)第二靶材23的電源，設(shè)置其功率為2 5kw，于所述鉻層15上沉積銥層17。沉積該銥層17的時(shí)間為150 250min。在磁控濺射所述形成銥層17的過(guò)程中，銥金屬將擴(kuò)散至所述鉻層15的表層內(nèi)，如此使銥層17與鉻層15之間過(guò)渡較好，沒(méi)有成分和力學(xué)性能的突變。本發(fā)明較佳實(shí)施例被覆件10的制造方法，先于基體11上磁控濺射形成鉻層15，再于所述鉻層15上形成銥層17。所述鉻層15的形成可提高所述銥層17與基體11之間的結(jié)合力，使被覆件10經(jīng)高溫處理后銥層17不易剝落或裂紋，如此可提高所述銥層17的高溫抗氧化性能。此外，通過(guò)上述制造方法形成的銥層17幾乎無(wú)針孔、具有良好的致密性，如此可進(jìn)一步提高所述銥層17的抗氧化性。所述銥層17還具有良好的抗熱震性能，主要有如下兩方面的原因一方面，由于所述鉻層15從基體11表層內(nèi)向外梯度過(guò)渡，沒(méi)有成分和力學(xué)性能的突變；另一方面，所述銥層17與鉻層15之間過(guò)渡較好，沒(méi)有成分和力學(xué)性能的突變。因此，所述被覆件10具有良好的高溫抗氧化性及抗熱震性。
權(quán)利要求
1.一種被覆件，其特征在于所述被覆件包括基體、依次形成于該基體上的鉻滲入層、 鉻層及銥層，該基體的材質(zhì)為碳纖維/ 復(fù)合材料。
2.如權(quán)利要求1所述的被覆件，其特征在于所述鉻層及銥層均通過(guò)磁控濺射鍍膜法形成。
3.如權(quán)利要求2所述的被覆件，其特征在于所述鉻層的厚度為2 3.5 μ m，所述銥層的厚度為2 3. 5 μ m。
4.如權(quán)利要求2所述的被覆件，其特征在于所述鉻滲入層是在所述鉻層的形成過(guò)程中，鉻層與基體界面處的金屬鉻向基體內(nèi)擴(kuò)散而形成。
5.如權(quán)利要求4所述的被覆件，其特征在于所述鉻滲入層包括碳纖維、ZrB2陶瓷相、 Cr金屬相及Cr-C相。
6.一種被覆件的制造方法，包括以下步驟提供基體，該基體的材質(zhì)為碳纖維/ 復(fù)合材料；以鉻靶為靶材，于所述基體表面磁控濺射鉻層，濺射溫度為100 200°C，濺射時(shí)間為 150 250min ；在磁控濺射該鉻層的過(guò)程中，該鉻層與基體界面處的金屬鉻向基體擴(kuò)散，于基體與鉻層之間形成鉻滲入層；以銥靶為靶材，于所述鉻層上磁控濺射形成銥層。
7.如權(quán)利要求6所述的被覆件的制造方法，其特征在于磁控濺射形成所述鉻層的工藝參數(shù)為以氬氣為工作氣體，氬氣流量為20 150sCCm，施加于基體上的偏壓為-100 -300V，鉻靶的電源功率為2 5kw。
8.如權(quán)利要求6所述的被覆件的制造方法，其特征在于磁控濺射形成所述銥層的工藝參數(shù)為以氬氣為工作氣體，氬氣流量為20 150sCCm，施加于基體上的偏壓為-100 -300V，銥靶的電源功率為2 5kw，鍍膜溫度為100 200，鍍膜時(shí)間為150 250min。
9.如權(quán)利要求6所述的被覆件的制造方法，其特征在于所述被覆件的制造方法還包括在進(jìn)行磁控濺射所述鉻層前對(duì)所述基體進(jìn)行超聲波清洗及等離子清洗的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種被覆件，其包括基體、依次形成于該基體上的鉻滲入層、鉻層及銥層，該基體材質(zhì)為碳纖維/ZrB2復(fù)合材料。所述被覆件具有良好的高溫抗氧化性及抗熱震性。本發(fā)明還提供了所述被覆件的制造方法。
文檔編號(hào)C23C14/18GK102560370SQ20101061282
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉咸柱, 張新倍, 李聰, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司