鉭涂覆的金屬的沉淀硬化制造技術

一種方法，所述方法包括：(a)提供鉭涂覆的金屬合金基材；(b)通過將所述鉭涂覆的金屬合金基材加熱至退火溫度，在所述退火溫度下保持一段時間，然后淬火至低于50攝氏度的溫度而對所述鉭涂覆的金屬合金基材進行熱退火；(c)加熱所述鉭涂覆的金屬基材至所述金屬合金基材的沉淀硬化溫度；和(d)使所述鉭涂覆的金屬合金基材冷卻至低于50攝氏度的溫度；其中所述方法的特征進一步在于：在鉭惰性氣氛下進行步驟(b)到(d)，以及通過使溫度低于50攝氏度的鉭惰性氣體從所述鉭涂覆的金屬合金基材上流過而進行步驟(b)中的淬火和步驟(d)中的冷卻。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于已經被鉭涂覆的金屬合金的沉淀硬化的方法。
技術介紹
通過對金屬施加一層鉭的涂層可以保護金屬合金免受腐蝕侵蝕。TantalineInc.提供一項服務用于在金屬的合金基材上氣相沉積鉭以作為保護涂層。這一工藝要求在爐中加熱金屬的合金基材至溫度為700至900攝氏度(℃)，此時鉭的金屬前體蒸發并沉積在基材上。不幸地，加熱基材的金屬合金至如此高的溫度可能會使基材的金屬合金部分地或完全地退火，由此導致基材的金屬合金失去其一部分所需的物理性質，例如，硬度、拉伸模量和壓縮模量。當金屬合金基材是沉淀硬化(PH)的金屬合金時就會出現這樣的情況，在這種情況下鉭涂層工藝導致因進行了沉淀硬化而特有的物理性質損失。理想的是發現如何獲得一種鉭涂覆的PH金屬合金，既能受益于持久的鉭涂層，又能受益于金屬基材的沉淀硬化性質。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于制造PH金屬合金基材的方法，所述PH金屬合金基材具有鉭涂層的保護性質，同時還具有改進的作為PH金屬合金特有的物理性質，例如，增大的硬度、拉伸模量和壓縮模量。不損害鉭涂層益處的鉭涂覆的金屬合金基材的沉淀硬化，或者再生沉淀硬化不是個簡單的工藝，正如在開發本專利技術時所發現的。沉淀硬化要求將金屬合金加熱至特定的溫度，隨后快速冷卻材料。在空氣的存在下在超過300℃的溫度加熱鉭涂覆的金屬合金導致鉭涂層由于與空氣中的氣體(例如氧氣和氮氣)的反應所致而發生氧化并脆化，這是不可取的。為避免鉭涂層變脆在鉭惰性氣氛中加熱鉭涂覆的金屬合金足以防止金屬合金芯的快速冷卻，以致阻礙了沉淀硬化的實現。本專利技術實際上用于解決的不僅是如何為鉭涂覆的金屬合金基材誘導或恢復PH性質的一般問題，而且額外還解決了如何在不引起鉭涂層變脆和/或由金屬合金基材剝落時完成這樣的解決方案。令人驚訝地，本專利技術是如下發現的結果：通過在鉭惰性氣體下進行必要的加熱步驟和在相對冷的鉭惰性氣體流下進行冷卻步驟而使得鉭涂覆的金屬合金基材能夠被沉淀硬化而不會引起鉭涂層變脆。適宜的鉭惰性氣體包括惰性氣體和惰性氣體的組合。空氣在溫度低于300攝氏度(℃)時也是適宜的鉭惰性氣體。鉭惰性氣體不與鉭涂層反應，并且不會明顯地擴散到鉭涂層中，因此防止了涂層變脆。使冷的鉭惰性氣體從鉭涂覆的金屬合金基材上流過允許了金屬合金基材的快速冷卻，由此使得沉淀硬化得以發生。在第一方面，本專利技術是一種方法，所述方法包括：(a)提供鉭涂覆的金屬合金基材；(b)通過將所述鉭涂覆的金屬合金基材加熱至退火溫度，在所述退火溫度下保持一段時間，然后淬火至低于50攝氏度的溫度，從而對所述鉭涂覆的金屬合金基材進行熱退火；(c)加熱所述鉭涂覆的金屬基材至所述金屬合金基材的沉淀硬化溫度；和(d)使所述鉭涂覆的金屬合金基材冷卻至低于50攝氏度的溫度；其中所述方法的特征進一步在于：在鉭惰性氣氛下進行步驟(b)到(d)，并且通過使溫度低于50攝氏度的鉭惰性氣體從所述鉭涂覆的金屬合金基材上流過而進行步驟(b)中的淬火和步驟(d)。本專利技術對于制備鉭涂覆的PH金屬合金基材是有用的。具體實施方式本專利技術的方法要求提供鉭涂覆的金屬合金基材。金屬基材的鉭涂層是已知的技術，并且通過如Tantaline,Inc.,UltrametCOT等等公司進行了商業實踐。鉭涂覆的金屬合金基材是能夠經歷沉淀硬化的材料。提供沉淀硬化的金屬合金基材，并在維持溫度高于700攝氏度(℃)的同時將鉭施用至基材，由此制備鉭涂覆的金屬合金基材。得到的鉭涂覆的金屬合金基材在金屬合金基材上具有均勻的鉭涂層。這樣的高溫涂層工藝比低溫(低于700℃)金屬涂層工藝(那種濺射涂層)更具優勢，因為低溫工藝在基材上產生了不均勻的金屬涂層，并且未得到鉭與金屬合金基材之間的增強的金屬間層。均勻的涂層對于由鉭涂層提供的最佳基材保護來說是理想的。沉淀硬化，亦稱為熱老化，是用于增加可鍛金屬合金的壓縮強度的技術。能夠經歷沉淀硬化的適宜的金屬合金的實例包括鋁合金、鎂合金、鎳合金和不銹鋼。鉭涂覆的金屬合金基材理想地選自鉭涂覆的鎂合金、鎳合金和不銹鋼。本專利技術的方法對于鉭涂覆的不銹鋼合金是特別理想的。適宜的不銹鋼合金的具體實例包括下列級別的不銹鋼中的任一種或超過一種的任意組合：17-PH、17-7PH、13-8PH、15-5PH。本專利技術的方法要求對鉭涂覆的金屬合金基材進行熱退火。熱退火要求加熱鉭涂覆的金屬合金基材至足夠高的溫度(退火溫度)，保持足夠長的時間，從而允許金屬合金中的沉淀相溶解，然后冷卻(淬火)鉭涂覆的金屬合金基材。理想地，加熱鉭涂覆的金屬合金基材至超過鉭涂覆的金屬合金基材的金屬合金的臨界溫度的溫度，并保持一段時間，由此完成熱退火。金屬合金的臨界溫度通常容易在冶金學手冊中獲得。退火也可以通過加熱至亞臨界溫度進行，不過這對于本專利技術來說是不太理想的過程。對于不銹鋼合金，理想的是加熱鉭涂覆的金屬合金基材至溫度為250℃或更高、優選650℃或更高、再更優選1000℃或更高。同時，一般加熱至1500℃或更低的溫度。在退火溫度下保持鉭涂覆的金屬合金基材足夠長的時間以允許合金溶質相溶解，優選完全溶解。理想地，在退火溫度下保持鉭涂覆的金屬合金基材30分鐘或更長、優選45分鐘或更長、更理想地為1小時或更長。雖然對于在退火溫度下保持材料多久沒有已知的技術上限，不過對于實用目的而言通常是在退火溫度下保持材料48小時或更少、優選24小時或更少、進而更優選12小時或更少。通過快速冷卻至低于50℃的溫度、優選至低于35℃的溫度而使鉭涂覆的金屬合金基材淬火。退火步驟中的快速淬火對于保存成功的沉淀硬化所需的極小的納米顆粒樣的沉淀物域是重要的。然而，如果鉭涂覆的金屬合金基材冷卻得過快，則鉭涂層和金屬合金基材會以充分不同的速率發生尺寸的改變，由此導致鉭涂層與金屬合金基材分層(鉭涂層的剝落)。因此，理想的是在避免鉭涂層分層的同時盡可能快的冷卻。通常，理想的是以每小時200℃到每小時300℃、優選約為每小時250℃的速率冷卻鉭涂覆的金屬合金基材。為了適當地制備用于沉淀硬化的金屬合金，退火步驟是重要的。退火使得溶質相溶解，優選完全溶解。金屬合金中未溶解的溶質在沉淀硬化的過程中能夠形成大到足以妨礙物理性質增強的域。在熱退火步驟中進行淬火之后，沉淀硬化鉭涂覆的金屬合金基材。沉淀硬化包括加熱至沉淀硬化溫度、在沉淀硬化溫度或沉淀硬化溫度之上保持一段時間，然后冷卻。加熱鉭涂覆的金屬合金基材至金屬合金基材的沉淀硬化溫度。金屬合金的沉淀硬化溫度是材料將產生沉淀硬化發生所必本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種方法，所述方法包括：a.提供一種鉭涂覆的金屬合金基材，所述鉭涂覆的金屬合金基材通過提供一種沉淀硬化的金屬合金基材并在維持大于700攝氏度的溫度的同時將鉭施用至所述基材而制備，特征在于在所述金屬合金基材上形成了均勻的鉭涂層；b.通過將所述鉭涂覆的金屬合金基材加熱至退火溫度，在所述退火溫度下保持一段時間，然后淬火至低于50攝氏度的溫度，從而對所述鉭涂覆的金屬合金基材進行熱退火；c.加熱所述鉭涂覆的金屬基材至所述金屬合金基材的沉淀硬化溫度；和d.使所述鉭涂覆的金屬合金基材冷卻至低于50攝氏度的溫度；其中所述方法的特征進一步在于：在鉭惰性氣氛下進行步驟(b)到(d)，以及通過使溫度低于50攝氏度的鉭惰性氣體從所述鉭涂覆的金屬合金基材上流過而進行步驟(b)中的淬火和步驟(d)中的冷卻。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2013.12.02 US 61/9105631.一種方法，所述方法包括：
a.提供一種鉭涂覆的金屬合金基材，所述鉭涂覆的金屬合金基材通過提供一種
沉淀硬化的金屬合金基材并在維持大于700攝氏度的溫度的同時將鉭施用至所述基
材而制備，特征在于在所述金屬合金基材上形成了均勻的鉭涂層；
b.通過將所述鉭涂覆的金屬合金基材加熱至退火溫度，在所述退火溫度下保持
一段時間，然后淬火至低于50攝氏度的溫度，從而對所述鉭涂覆的金屬合金基材進
行熱退火；
c.加熱所述鉭涂覆的金屬基材至所述金屬合金基材的沉淀硬化溫度；和
d.使所述鉭涂覆的金屬合金基材冷卻至低于50攝氏度的溫度；
其中所述方法的特征進一步在于：在鉭惰性氣氛下進行步驟(...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V·A·伍德克拉夫特，E·L·利爾寧，
申請(專利權)人：陶氏環球技術有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US