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摘要：金属钼及其合金具有高强度、高熔点、耐腐蚀以及耐磨损等优点，在宇航、冶金、稀土、玻璃和耐火纤维工业以及高温炉结构件等方面被广泛应用，但钼及其合金在大气中600℃以上时就会剧烈氧化，随着温度的升高，其制品的强度下降，损耗加剧，使用性能受到影响，这严重制约了钼及其合金的应用。在实际使用中，为了确保钼及其合金在高温下使用，并延长使用寿命，本文对钼及钼合金高温抗氧化防护进行研究。
关键词：钼合金；高温抗氧化；涂层
1.前言
金属钼及其合金具有高强度、高熔点、耐腐蚀以及耐磨损等优点，被用于制造军舰、坦克、枪炮、火箭、卫星零部件，还常用于制造高温炉隔热屏、新型玻璃熔炼坩埚以及玻璃纤维拉丝炉和玻璃窑炉电极等高温结构件。但钼及其合金在大气中600℃以上时就会剧烈氧化，随着温度的升高，其制品的强度下降，损耗加剧，使用性能受到影响，同时氧化物升华会形成大量白烟，污染环境，对人体健康造成一定危害。因而为了确保钼及其合金在高温下使用，并延长使用寿命，必须在钼及其合金表面进行高温抗氧化防护处理[1]。
国内外对金属及合金的抗氧化防护方法进行了大量的研究，结果表明提高金属及合金的高温抗氧化性的主要途径有合金化保护和表面涂层保护。合金化通常是以损失强度和加工性能为代价，而加涂层对合金的力学性能影响很小，并能显著提高抗氧化性，在表面制备高温抗氧化涂层是对钼及其合金进行高温抗氧化保护的最有效、最便捷途径，本文研究了钼及其合金表面高温抗氧化涂层材料以及由其制备的高温抗氧化涂层，该涂层有效提高钼及钼合金的高温抗氧化性能，解决了钼及其合金在600℃以上大气环境中剧烈氧化问题，减少钼及其氧化物对环境的污染，延长钼及其合金制品的使用寿命，达到节约资源，降低成本、减少污染、拓展钼及钼合金应用的目的[2]。
2.涂层制备
目前在合金表面制备高温涂层的工艺方法多种多样，但应用较多的有三种，分别是：（1）料浆熔烧法（2）气相化学沉积法（3）电弧沉积法。其中料浆熔烧法是目前已经很成熟的合金抗高温氧化涂层的制备方法，其特点是制备工艺简单，成本较低，适合于批量化生产，本研究试验选用料浆熔烧法，其工艺路线：
加工规格为70mm×8mm×1mm的钼合金基材试样，并将试样打磨、抛光，表面活化处理后备用。
以Si-W-Cr为主体，按一定质量比添加功能元素并混合，对混合原料粉末加入乙醇进行机械合金化球磨，再加入粘结剂球磨一定时间，制成均匀的料浆，加粘结剂是为了调整料浆的粘度，使其易于粘结在试样表面上，形成一层抗氧化涂层。
将制得的涂层料浆涂覆在钼合金试样表面，然后在真空电阻炉中烧结，制备出涂层试样。
3.涂层性能
涂层高温抗氧化性能采用内热法（即试样本身通电加热法）检测。在空气环境中，采用低电压、大电流通电加热待测试样至待测温度后保温，直至试样涂层失效，涂层从开始保温至失效的时间即为涂层的静态抗氧化性能。当涂层在测试过程中出现目视可见的斑点时即为涂层失效。
对制备的钼合金涂层样进行性能测试其结果如表1。
表1 钼涂层性能测试
由表1涂层性能检测结果看，所研制的钼合金涂层性能良好，1600℃静态寿命可达120个小时，不涂层钼合金试样在1600℃下测试静态寿命不到1小时，涂层后大大提高了钼合金本身的抗高温氧化性。
4. 涂层的组织结构
用SEM对涂层的微观表面结构和截面结构进行分析，由图1、图2可以看出：钼合金涂层致密，涂层与基材形成相互扩散层，涂层微观组织结构完整，分布均匀，没有出现涂层断代、涂层空缺等缺陷。
图1 钼合金涂层表面形貌 图2 钼合金涂层截面形貌
5. 结语
通过涂层材料组分及配比、合金表面活化处理、涂层制备工艺、涂层性能、涂层显微形貌分析、涂层各项性能检测方法等研究，研制出一种钼及其合金表面高温抗氧化涂层材料及涂层制备方法，该涂层有效提高钼及钼合金在高温下使用的高温抗氧化性能，解决了钼及其合金在600℃以上在大气环境中剧烈氧化问题，减少钼及其氧化物对环境的污染，延长钼及其合金制品的使用寿命，其涂层产品已成功应用于玻璃纤维拉丝炉和玻璃窑炉电极。
参考文献：
[1]黄羽．基于si高温扩散的Mo-W-Si-N系涂层钼材的研制[D]．厦门理工学院，2016.
[2]刘伟，曹俊，朱鹏飞，等．钼基合金高温抗氧化涂层制备及防护机理的研究进展[J]．材料保护，2018，51（10）：101-108，132.
作者简介：王立斐，男，1973 年，籍贯：宁夏，工程师，研究方向：新材料.
论文作者:王立斐,赵刚,梁斌
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/16
标签：涂层论文; 合金论文; 高温论文; 抗氧化论文; 试样论文; 性能论文; 表面论文; 《基层建设》2019年第18期论文;