钼基体表面硅化物涂层的包埋渗法制备工艺和机理研究

何浩然^1,2，刘奇^1,3，薄新维^1,3，王小宇¹，王焱辉¹，姚志远¹，韩校宇¹，刘成超¹

1. 重庆材料研究院有限公司2. 重庆理工大学化学化工学院3. 国家仪表功能材料工程技术研究中心

摘 要：目前,国内以NH₄F为活化剂对钼基合金包埋渗硅,研究渗料组分对涂层沉积效率及作用机理的报道不多。为此,以NH₄F为活化剂,研究并对比了不同活化剂含量下涂层的沉积效率,并通过热力学和动力学计算,分析了涂层沉积过程中活化剂的作用机理。结果表明:埋渗料配比按Si∶NH₄F∶Al₂O₃=40∶10∶50于1 000℃下埋渗5 h,涂层厚度可达53μm,高于相同工艺下,以NH₄Cl、NaF为活化剂的涂层沉积厚度。当埋渗硅含量充足时,包埋渗硅涂层具有2层结构,外层为MoSi₂相,扩散层为Mo₅Si₃相。通过热力学分析知Mo₅Si₃较Mo₃Si更为稳定,贫硅过渡区更易生成Mo₅Si₃相。包埋渗硅涂层的沉积受反应扩散过程控制。相同工艺条件下拟合的速率方程中,NH₄F为活化剂所得速率常数值最大为18.5。该活化剂下埋渗的涂层,SiF₂的平衡分压对涂层生长的气相扩散过程起控制作用,且SiF₂的平衡分压均高于以NH₄Cl、NaF为活化剂下SiX₂（X=Cl,F）的平衡分压。

关键词：钼基合金;硅化物涂层;包埋渗法;渗料配比;机理研究;