本發(fā)明屬于復(fù)合材料，特別是涉及一種鈦合金復(fù)合板及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

1、鈦及鈦合金因其高比強度、優(yōu)異的耐腐蝕性以及良好的高溫性能，成為新興的結(jié)構(gòu)和功能材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、航海、石油化工、輕工、冶金、汽車、建筑和醫(yī)療等領(lǐng)域。然而，鈦合金的硬度和耐磨性相對較低，純鈦的硬度僅為150-200hv，鈦合金的硬度通常也不超過350hv，這限制了其在許多高磨損、高負荷工況下的應(yīng)用。為了克服這一局限性，通常采用合金化或表面改性技術(shù)來提升鈦合金的硬度和耐磨性，以滿足實際生產(chǎn)中的需求。傳統(tǒng)的氣相沉積可以使得鈦合金板的表面形成耐磨、耐高溫層，但是傳統(tǒng)的沉積方法往往存在氣體混合不均勻、沉積厚度不一致、氣流波動大等問題。具體在傳統(tǒng)的沉積工藝過程中，反應(yīng)腔室內(nèi)溫度高、壓強大，對處于外部的氣流輸送結(jié)構(gòu)產(chǎn)生逆向的沖擊作用，最終會影響鈦合金板表面沉積的均一性。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，申請公布號為cn119351972a的中國專利申請文件，公開了一種氣相沉積裝置及其工作方法，包括：反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)有用于承托襯底的托盤；供氣機構(gòu)，所述供氣機構(gòu)連接于所述反應(yīng)腔室的進氣口，且所述供氣機構(gòu)的輸出端位于所述托盤的上方；驅(qū)動機構(gòu)，所述驅(qū)動機構(gòu)位于所述反應(yīng)腔室下方且與所述托盤磁吸配合；所述驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動所述托盤在水平方向往復(fù)移動以對所述襯底進行沉積鍍膜。在沉積的工藝過程中，采用上述技術(shù)方案，供氣機構(gòu)包括噴嘴，噴嘴位于反應(yīng)腔室內(nèi)，噴嘴的出氣口周側(cè)均設(shè)有擋片，所述擋片用于調(diào)節(jié)所述噴嘴的出氣口開合度。其中噴嘴僅能實現(xiàn)調(diào)節(jié)氣流的大小，但是并不能改善氣流反向逆流的現(xiàn)象。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提出了一種鈦合金復(fù)合板及其生產(chǎn)工藝，很好的解決了現(xiàn)有技術(shù)中，鈦合金的硬度和耐磨性相對較低，且鈦合金板通過氣相沉積改性表面時，表面沉積均以一性差的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種鈦合金復(fù)合板及其生產(chǎn)工藝。

3、一種鈦合金復(fù)合板，包括tc4鈦合金基板，所述tc4鈦合金基板的表面形成有用于增加tc4鈦合金基板表面耐磨性的復(fù)合層。

4、采用上述技術(shù)方案，通過增加具有耐磨性的復(fù)合復(fù)合層，能夠顯著減少tc4鈦合金基板再使用過程中的磨損，延長使用壽命，減少維護成本，提高適應(yīng)的工業(yè)領(lǐng)域。

5、進一步地，所述復(fù)合層通過碳、鎢或鉬中的一種復(fù)合形成。

6、采用上述技術(shù)方案，其中選擇碳時，tc4鈦合金基板的表面復(fù)合形成碳化鈦，顯著提高硬度和耐磨性。

7、選擇鎢時，tc4鈦合金基板的表面復(fù)合形成鎢鈦合金，增強耐磨性和耐高溫性能。

8、選擇鉬時，tc4鈦合金基板的表面復(fù)合形成鉬鈦合金，提高耐磨性和耐腐蝕性。

9、上述的鈦合金復(fù)合板的生產(chǎn)工藝,包括如下步驟：

10、s1、預(yù)處理：使用溶劑清洗tc4鈦合金基板的表面，去除油污和有機物，隨后去除表面的氧化層隨后進行烘干即可；

11、s2、沉積：將s1中預(yù)處理后的tc4鈦合金基板放置于反應(yīng)腔室內(nèi)的支架上，并調(diào)整tc4鈦合金基板的位置；

12、啟動真空系統(tǒng)，將反應(yīng)腔室內(nèi)抽至所需的真空度并除去雜質(zhì)氣體；

13、啟動反應(yīng)腔室內(nèi)的加熱系統(tǒng)，將tc4鈦合金基板加熱至沉積的溫度；

14、按比例通入反應(yīng)氣體和載氣；

15、根據(jù)所需薄膜的厚度，控制沉積時間，生成固態(tài)薄膜；

16、s3、后處理：關(guān)閉反應(yīng)腔室內(nèi)的加熱系統(tǒng)，通入惰性氣體輔助冷卻至室溫。

17、進一步地，s2中，反應(yīng)腔室內(nèi)所需的真空度為10-3至10-6torr。

18、進一步地，s2中，沉積的溫度為300℃至1000℃。

19、進一步地，s2中，按比例通入反應(yīng)氣體和載氣時，先使得應(yīng)氣體和載氣經(jīng)過噴射器進行預(yù)混合，隨后經(jīng)過截流器連通至反應(yīng)腔室內(nèi)。

20、采用上述技術(shù)方案，載氣經(jīng)由端部的進氣口進入，且反應(yīng)氣體有側(cè)面的進氣口進入，載氣對反應(yīng)氣體有一定的引射作用，一方面可以減少氣體流動的波動，確保反應(yīng)氣體和載氣的比例精確控制。另一方面應(yīng)氣體和載氣在噴射器中進行預(yù)混合，可以使它們在分子水平上達到均勻化。這種均勻化的混合氣體在進入反應(yīng)腔室后，在后續(xù)的過程中能夠更均勻地分布在tc4鈦合金基板的表面，從而確保反應(yīng)腔室內(nèi)的均勻沉積。均勻的薄膜厚度有助于提高鈦合金復(fù)合板的整體性能和外觀質(zhì)量。

21、另外，經(jīng)過噴射器預(yù)混后的氣體會繼續(xù)經(jīng)過截流器，截流器一方面輔助氣體混合更加加均勻，另一方面具有氣流改向的作用，避免反應(yīng)腔室內(nèi)溫度高、壓強大，對處于外部的氣流輸送結(jié)構(gòu)產(chǎn)生逆向的沖擊作用。整體上影響氣流輸送的均勻性，最終影響沉積的效果。

22、進一步地，所述截流器包括芯體，所述芯體的側(cè)壁上開設(shè)有螺旋通槽，所述芯體外通過過盈配合設(shè)有圓柱套，所述圓柱套的一端與噴射器通過法蘭連接，所述圓柱套的另一端伸入到反應(yīng)腔室內(nèi)。

23、進一步地，所述螺旋通槽的螺旋角度大于360°。

24、采用上述技術(shù)方，螺旋通槽使得氣流經(jīng)過芯體時，進行螺旋流動，延長流動路徑，促進反應(yīng)氣體和載氣的充分混合。螺旋角度大于360°，確保氣體在芯體內(nèi)完成至少一圈以上的螺旋運動，進一步提升混合均勻性。另外就是螺旋流動使得經(jīng)過噴射器的氣流變得更加平穩(wěn)，減少氣體流動的湍流和波動，穩(wěn)定的氣流有助于tc4鈦合金基板表面均勻沉積，提高沉積質(zhì)量和性能。另外就是螺旋通槽的氣流改向作用，避免反應(yīng)腔室內(nèi)高溫高壓氣體對外部氣流輸送結(jié)構(gòu)的逆向沖擊，確保氣流輸送的穩(wěn)定性和均勻性。

25、進一步地，所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)有與圓柱套連通的布氣件，所述布氣件包括總管道，所述總管到遠離圓柱套的一側(cè)設(shè)有間隔排布的均布管，所述均布管的底面設(shè)有出氣槽，所述出氣槽的規(guī)格由靠近圓柱套的一端到另一端逐漸減小，相鄰出氣槽之間的間距由靠近圓柱套的一端到另一端逐漸減小。

26、采用上述技術(shù)方案，氣體在流動時，由于摩擦阻力和壓力損失，流速會隨著輸送距離的增加而逐漸減小，如果出氣槽的口徑保持不變，遠離總管道的氣體出口流速會顯著降低，導(dǎo)致氣體分布不均勻。上述方案中，采用漸變的方案，靠近總管道的一端，出氣槽口徑較大，適應(yīng)較高的氣體流速，避免氣體在此處積聚，遠離總管道的一端，出氣槽口徑逐漸減小，增加氣體流出阻力，從而維持出氣流速的穩(wěn)定性。確保氣體在整個反應(yīng)腔室內(nèi)的流速趨于一致，避免局部區(qū)域氣體流速過高或過低。另外通過出氣槽密集度的漸變，確保氣體在整個反應(yīng)腔室內(nèi)的出氣量均勻分布，避免局部區(qū)域氣體濃度過高或過低。

27、進一步地，所述支架包括陣列排布的立柱，所述立柱的底端通過法蘭固定于反應(yīng)腔室內(nèi)的底面上，所述立柱的底端設(shè)有u型叉耳，所述u型叉耳上轉(zhuǎn)動設(shè)有托輥。

28、采用上述技術(shù)方案，通過托輥的作用，便于實現(xiàn)輔助通過推動將tc4鈦合金基板放置于反應(yīng)腔室內(nèi)。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

30、1、本發(fā)明通過增加具有耐磨性的復(fù)合層，能夠顯著減少tc4鈦合金基板在使用過程中的磨損，延長使用壽命，減少維護成本，提高適應(yīng)的工業(yè)領(lǐng)域。其中，通過形成不同的沉積層，改善tc4鈦合金的不同性能。

31、2、本發(fā)明中，通過噴射器的作用，載氣經(jīng)由端部的進氣口進入，且反應(yīng)氣體有側(cè)面的進氣口進入，載氣對反應(yīng)氣體有一定的引射作用，一方面可以減少氣體流動的波動，確保反應(yīng)氣體和載氣的比例精確控制。另一方面應(yīng)氣體和載氣在噴射器中進行預(yù)混合，可以使它們在分子水平上達到均勻化。這種均勻化的混合氣體在進入反應(yīng)腔室后，在后續(xù)的過程中能夠更均勻地分布在tc4鈦合金基板的表面，從而確保反應(yīng)腔室內(nèi)的均勻沉積。均勻的薄膜厚度有助于提高鈦合金復(fù)合板的整體性能和外觀質(zhì)量。

32、3、本發(fā)明中，截流器一方面輔助氣體混合更加加均勻，另一方面具有氣流改向的作用，避免反應(yīng)腔室內(nèi)溫度高、壓強大，對處于外部的氣流輸送結(jié)構(gòu)產(chǎn)生逆向的沖擊作用。整體上影響氣流輸送的均勻性，最終影響沉積的效果。

33、4、本發(fā)明中，布氣件采用漸變的方案，靠近總管道的一端，出氣槽口徑較大，適應(yīng)較高的氣體流速，避免氣體在此處積聚，遠離總管道的一端，出氣槽口徑逐漸減小，增加氣體流出阻力，從而維持出氣流速的穩(wěn)定性。確保氣體在整個反應(yīng)腔室內(nèi)的流速趨于一致，避免局部區(qū)域氣體流速過高或過低。另外通過出氣槽密集度的漸變，確保氣體在整個反應(yīng)腔室內(nèi)的出氣量均勻分布，避免局部區(qū)域氣體濃度過高或過低。