[發明專利]非晶涂層的表面處理

無效

• 申請號: 201080018696.0
• 申請日: 2010-04-28
• 公開（公告）號: CN102597297A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 揚·P·庫辛基;G·J·庫辛基
• 申請（專利權）人: 雪佛龍美國公司;揚·P·庫辛基
• 主分類號: C23C8/00
• 分類號: C23C8/00;C23C10/00;C21D1/09;C21D10/00;B05D3/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 孫愛

相關申請的交叉引用

本申請要求在提交日為2009年4月30日的美國臨時專利申請No.61/174,244的35?USC?119下的權益。本申請要求前述申請的優先權，并且獲益于前述申請，通過引用將其公開內容并入本文。

技術領域

本發明整體上涉及金屬表面的表面處理，用于改善其耐腐蝕性、耐磨性、耐侵蝕性和抗磨性以及組合。

背景技術

眾所周知重原油包含腐蝕性材料例如有機酸、二氧化碳、硫化氫和氯化物等，但是它們幾乎不構成嚴重的腐蝕問題。然而，少數原油包含足夠量的造成嚴重腐蝕問題的有機酸(通常為環烷酸)。術語環烷酸通常統稱存在于原油中的所有有機酸。在一些石油化學應用中，氫氟酸(HF)是一種通常使用的材料，例如，將其作為催化劑使用于煉油廠的烷基化裝置中。在其它的石油化學應用中，硫酸是通常的腐蝕問題。

在石油應用中，使用具有高Cr和Mo含量的材料，對于它們的環烷酸耐腐蝕性質，通常使用具有最小值9％的Cr用于嚴重的侵蝕(例如，316SS具有名義上18％的Cr和2％的Mo最小值)。在其它的應用中，通常使用鎳基合金處理氫氟酸。

從90年代早期，開發了大量的主要基于Zr基、Cu基、Hf基、Fe基和其它金屬的體金屬玻璃(BMG)。與常規的金屬合金相比，這些材料表征為在室溫下于特別高的強度和大彈性域中具有優異的機械性質。BMG材料的表面處理是已知的。美國專利公開No.2008/0041502公開了用于形成硬化表面的方法，其中將金屬玻璃涂覆層加熱到600℃的溫度，低于合金熔點。使用金屬涂層的后處理僅改變涂層材料的表面，部分使涂覆層失去透明性。美國專利公開No.2004/0253381公開了處理非晶金屬層，其中使玻璃經受簡單的退火。再次，在該方法中僅改變非晶涂覆層的性質。

仍然存在對關于改進性質的表面處理金屬玻璃涂層的改進方法的需要，其中該方法對于具有用于石油相關應用的改進的耐腐蝕、耐磨、耐沖蝕和抗磨性質的涂層還改進了金屬玻璃涂層下面的基材層的性質。還存在對通常處理非晶金屬(或BMG)涂層，使BMG納米結構涂層失去透明性和表面改性的改進方法的需要。對于改進的耐腐蝕性、耐磨損性和抗磨性，還存在對通過表面處理特別是通過使BMG涂層(BMG類涂層)與下面的基材逐漸混合來改進耐腐蝕性質的方法的需要。

發明內容

一方面，提供了一種用于處理石油產品的部件。該結構部件包含金屬基材，沉積于基材上的非晶金屬層；布置于所述金屬基材上的擴散層，所述擴散層具有與所述基體基材接觸的第一表面和與第一表面對面的第二表面，所述擴散層具有負性的硬度梯度曲線，其中從第二表面到第一表面硬度增加；并且其中通過用足夠量的能量處理非晶涂覆層使至少部分非晶涂覆層和至少部分基體基材熔融在一起以形成所述擴散層。在一個實施方案中，擴散層的厚度為非晶金屬層厚度的至少5％。

在一方面，提供了用于表面處理用于處理石油產品的結構部件的方法。該方法包括提供含有金屬的基體基材；在基體基材上形成非晶金屬層；以及對非晶金屬層施加足夠量的能量以形成擴散層，所述擴散層具有負性的硬度梯度曲線，其中從與基體基材接觸的第一表面到與第一表面對面并且遠離基體基材的第二表面硬度增加；在一個實施方案中，通過在基體基材上沉積熔融的金屬合金從而在基體基材上形成非晶金屬層；以及冷卻該合金以在基體基材上形成非晶金屬層。

另一方面，用于表面處理結構部件的方法包括提供包含金屬的基體基材；在基體基材上沉積至少一個非晶金屬層；在非晶金屬層上沉積至少一個陶瓷涂覆層；以及對陶瓷涂覆層施加足夠量的能量以使至少部分非晶金屬層擴散入基體基材中從而形成擴散層，所述擴散層具有負性的硬度梯度曲線，其中從與基體基材接觸的擴散層第一表面到與第一表面對面的第二表面硬度增加。

附圖說明

圖1示出了鋼基材樣品橫截面的光學圖像，其中用約125微米(μm)BMG的HVOF噴涂層涂覆該鋼基材樣品。

圖2是由380微米BMG的HVOF噴涂層涂覆的鋼基材樣品的光學圖像。

圖3示出了基材和未處理(噴涂狀態)的HOVF?BOG涂覆層之間界面的SEM圖像。

圖4是示出了未處理(HVOF噴涂狀態)的BOG涂覆層中顆粒間粘結的SEM圖像。

圖5是示出了未處理(HVOF噴涂狀態)的BOG涂覆層中顆粒間粘結的另一幅SEM圖像。

圖6是比較了基材和處理的非晶涂覆層之間的界面擴散層(激光熔融區域-左側，96W功率)與基材和未處理層之間的界面擴散層(HVOF噴涂，右側)的SEM圖像。