一种制备二硅化钽涂层的方法
【专利摘要】本发明涉及一种制备二硅化钽涂层的方法,所述方法包括：采用粒径范围为10～120微米，纯度大于95wt%的二硅化钽粉，运用真空等离子体喷涂工艺或低压等离子体喷涂工艺将二硅化钽粉喷涂于预处理的耐高温基体材料表面，即得二硅化钽涂层，所述等离子体喷涂工艺的参数为：等离子体气体Ar：30-50slpm；等离子体气体H2：8-18slpm；粉末载气Ar：1.5-5slpm；喷涂距离：100-350mm；喷涂功率：30-58kW；送粉速率：8-30g·min-1；喷涂压力：100-800mbar。
【专利说明】一种制备二硅化钽涂层的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制备二硅化钽涂层的方法，具体涉及一种通过等离子体喷涂技术制备二硅化钽涂层的方法。
【背景技术】
[0002]二硅化钽具有高熔点、低电阻率、抗腐蚀、抗高温氧化性以及与硅、碳等基体材料具有良好的兼容性等优异性能，作为栅材料、集成电路的连结线路、高温抗氧化涂层等，在电热元件、高温结构部件、电子器件等方面得到了较广泛的研究与应用[崔春娟，张军，刘林，傅恒志，难熔金属硅 化物TaSi2的研究进展，材料热处理技术，39 (2010) 72-74]。
[0003]文献报道的二硅化钽块体制备方法包括:燃烧合成法(combustionsysthesis, CS)或自蔓延高温合成法(self-propagating high-temperaturesynthesis, SHS)、电弧熔炼法等。二娃化钽粉体的制备方法除了燃烧合成法或自蔓延高温合成法，还有机械化学反应法。相对于块体或粉体材料，二硅化钽涂层或薄膜的研究报道很少。X.Q.Cheng等采用离子注入法在硅片表面注入钽离子，可直接形成TaSi2，但此方法形成的 TaSi2 薄膜厚度小于 I μ m[X.Q.Cheng, R.S.Wang, X.J.Tang, B.X.Liu, Formationof TaSi2and associated fractal growth on Si surface upon high current pulsedTa-1on implantation, Journal of Alloys and Compounds，363(2004):236-241]。X.Shi等采用包埋法在加有SiC涂层的C/C复合材料表面制备了较厚的二硅化钽涂层，发现所制备的涂层具有较好的静态高温抗氧化性能。但是XRD结果发现该涂层除了 TaSi2相外，还含有 SiC 相和 Si 相[X.Shi, X.Zeng, H.Li, Q.Fu, J.Zou, TaSi2oxidation protectivecoating for SiC coated carbon/carbon composites, Rare Metal Materials andEngineering, 40(2011)0403-0406]。因此，通过何种合理的方式得到纯净、厚度可控的二硅化钽涂层或薄膜，将是该领域技术人员的重点研究方向之一。
【发明内容】
[0004]本发明旨在克服现有制备二硅化钽涂层方法存在的杂质相多、薄膜厚度小等问题，本发明提供了一种通过等离子体喷涂技术制备二硅化钽涂层的方法。
[0005]本发明提供的通过等离子体喷涂技术制备二硅化钽涂层的方法，所述方法包括: 采用粒径范围为10~120微米，纯度大于95wt%的二硅化钽粉，运用真空等离子体喷
涂工艺或低压等离子体喷涂工艺将二硅化钽粉喷涂于预处理的耐高温基体材料表面，即得二硅化钽涂层，所述等离子体喷涂工艺的参数为见表1。通过喷涂遍数的控制，涂层厚度可为几十微米~几百微米。
[0006]表1真空等离子体喷涂工艺参数
【权利要求】
1.一种通过等离子体喷涂技术制备二硅化钽涂层的方法，其特征在于，所述方法包括:采用粒径范围为10~120微米，纯度大于95 wt%的二硅化钽粉，运用真空等离子体喷涂工艺或低压等离子体喷涂工艺将二硅化钽粉喷涂于预处理的耐高温基体材料表面，即得二硅化钽涂层，所述等离子体喷涂工艺的参数为:等离子体气体Ar:30-50slpm ;等离子体气体H2:8-18slpm ;粉末载气 Ar:1.5_5slpm ;喷涂距离:100-350 mm ;喷涂功率:30-58 kff ;送粉速率:8-30 g.mirT1 ;喷涂压力:100-800mbaro
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二硅化钽粉在100~120°C烘干I~3小时再用于喷涂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高温基材为不锈钢、高温合金、碳材料。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于，所述基体材料的表面预处理为喷砂或砂纸打磨处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述喷砂压强为0.1~3MPa。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述真空等离子喷涂工艺或低压等离子喷涂工艺中，二硅化钽涂层的制备是在惰性气体保护气氛下完成的，采用惰性气体为Ar 或N2气。
【文档编号】C23C4/12GK103882368SQ201410126013
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】牛亚然, 葛雪莲, 王 忠, 赵君, 黄山松, 郑学斌, 丁传贤 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所