[發明專利]基于納米技術在低碳鋼表面制備Ni-Cr合金涂層的方法無效

申請號：	201310554543.3	申請日：	2013-11-11
公開（公告）號：	CN103590030A	公開（公告）日：	2014-02-19
發明（設計）人：	鐘慶東;魯曉剛;牟童;顧帥帥;紀丹	申請（專利權）人：	上海大學
主分類號：	C23C24/00	分類號：	C23C24/00
代理公司：	上海上大專利事務所(普通合伙) 31205	代理人：	陸聰明
地址：	200444***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于納米技術低碳鋼表面制備 ni cr 合金涂層方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種基于納米技術在低碳鋼表面制備Ni-Cr合金涂層的方法，屬于納米技術及金屬表面處理技術領域。?

背景技術

材料的晶粒尺寸減小到納米量級，會表現出許多不同于宏觀和微觀的介觀特性。納米顆粒的分散度極高，可容許更多的陶瓷或金屬間化合物等硬質強化相存在，充分地發揮析出相的強化作用；納米晶間界面比值極高，原子排列混亂，位錯密度高，材料變形時表現出極佳的塑韌性；材料中晶界的尺寸小而分散，缺陷尺寸小，裂紋不易萌生和擴展，破壞可降低至較低水平。因此，納米涂層材料有望解決傳統涂層材料提高涂層硬度要以犧牲其韌性為代價的矛盾。?

機械球磨法具有成本低、產量高、工藝簡單易行，合金基體成分不受限制等特點，是制備納米結構材料的理想方法。納米技術是近年來發展起來的材料改性的新方法，金屬表面合金化就是利用各種手段在金屬表面生成一種成分、性能不同于基體金屬的合金層，使得材料的硬度、耐磨性、耐腐蝕性能和抗高溫氧化性能提高，這是一種重要的提高金屬機械性能的方法。?

Ni-Cr合金具有強韌性和耐蝕性優異，鎳鉻合金被稱作為Inconel合金。這一合金之所以具有極好的抗蝕性主要是因為加入了15%~22%的Cr，這會賦予鎳在氧化條件下的抗蝕性能以及在高溫下的抗氧化能力。?

基于前人的研究成果，本發明綜合了納米制備方法、金屬涂層的表面處理技術及鋼板表面合金化等熱點研究領域。通過機械研磨法和超聲處理等技術相結合制備納米Cr-Ni₂O₃粉體，在氬氣環境中將制得的納米粉體均勻地噴涂于處理好的低碳鋼表面，并在管式電阻爐中全H₂氣氛下進行熱處理。在高溫H₂還原氣氛下，納米Ni₂O₃被H₂還原生成具有較高的活性的Ni原子并且在金屬表面生成新的Cr-Ni相，即為Ni-Cr合金涂層。運用納米技術得到的Ni-Cr合金涂層致密度和均勻性都很高，顯著提高了低碳鋼的耐磨性和耐腐蝕性能；而另一部分被還原出的Cr原子、Ni原子溶入基體中，增強了Ni-Cr涂層與基體的結合力，從而對低碳鋼表面進行了改性。?

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提出一種基于納米技術在低碳鋼表面制備Ni-Cr合金涂層的方法，是一種納米粉末在該高溫H₂氣氛下熱處理獲得結構致密均勻、耐腐蝕性強的Ni-Cr合金涂層的制備方法。既保證了材料具有低碳鋼的強度又保證材料具備了優良的耐磨性和耐腐蝕性能，這有效解決了低碳鋼在使用過程中因大量被腐蝕而導致材料失效的問題。?

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：?

一種基于納米技術在低碳鋼表面制備Ni-Cr合金涂層的方法，具有以下的制備過程和步驟：

a.將低碳鋼板預處理的工作面經金相砂紙打磨，然后用無水乙醇、丙酮和去離子水依次超聲清洗，干燥后備用；

b.納米粉體的制備：將分析純Cr粉末、分析純Ni₂O₃粉末按一定摩爾比均勻混合后放入真空球磨罐中，加入一定量的無水乙醇控制一定的液固比，球磨罐內采用氬氣保護，用高能球磨機球磨18小時；制備工藝參數如下：

Cr粉末2~3g；Ni₂O₃粉末12~20g；無水乙醇：粉體的質量比為80：15；

球磨后將溶液真空干燥，得到納米Cr-Ni₂O₃粉體；

c.在氬氣環境中將制得的納米Cr-Ni₂O₃粉體均勻地噴涂于處理好的低碳鋼表面，自然干燥后，在管式電阻爐中全H₂氣氛下進行熱處理，其工藝參數如下：

熱處理溫度：1200℃~1400℃；

升溫梯度：10℃/min；

熱處理時間：2h~6h；

升溫梯度：隨爐冷卻；

H₂氣流量：180mL/min。