[發明專利]一種高熵合金粉末、高電阻涂層及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010553534.2
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111763904B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 周正;張碩;姚海華;郭星曄;談震;吳旭;邵蔚;王國紅;賀定勇
• 申請（專利權）人: 北京工業大學;北京理工大學
• 主分類號: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/134;C22C30/00;C22C38/52;C22C38/58;C23C4/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 盛大文

本發明涉及一種高熵合金粉末、高電阻涂層及其制備方法和應用，包含按質量百分含量的以下成分：鎳17～25％，鈷14～25％，鉻15～20％，錳13～20％，鐵為余量，所述高熵合金粉末用于高電阻加熱涂層的制備。本發明提供的高電阻涂層材料使涂層獲得單一相結構的同時，提高涂層電阻，實現加熱效率的提升，同時保證服役可靠性，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及電熱材料技術領域，尤其涉及一種高熵合金粉末、高電阻涂層及其制備方法和應用。

背景技術

傳統合金通常是以單一元素為主，而近年來提出的高熵合金則是突破了這種傳統的設計理念，采用多種元素為主元，這種新型的合金設計賦予了高熵合金一系列不同于傳統合金的特點，包括高熵效應、遲滯擴散效應、晶格畸變效應以及雞尾酒效應等。因此，高熵合金具有良好的強度、硬度、耐磨、耐腐蝕和熱穩定性等較為優異的性能。而目前對于高熵合金的制備和研究主要集中在塊體結構材料，涉及涂層的研究相對較少，并以涂層耐磨耐蝕性能的研究為主，采用的制備方法也多為激光/等離子熔覆等工藝。眾所周知，金屬與合金材料被認為是良好導體，所以研究者們對于高熵合金電熱性能的關注則相對有限，尤其是對于熱噴涂涂層。目前，常規的電熱合金材料是以鎳鉻或鐵鉻鋁合金的電阻絲材為主，但電阻絲材料的電阻相對較低致使其加熱效率低且可靠性不足等問題。目前亟需開發一種新型高電阻合金加熱涂層及其制備方法。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種高熵合金粉末、高電阻涂層及其制備方法。本發明實施例提供的高電阻(加熱)涂層材料使涂層獲得單一相結構的同時，提高涂層電阻，實現加熱效率的提升，同時保證服役可靠性，具有廣闊的應用前景。

本發明的一方面提供一種高熵合金粉末，包含按質量百分含量的以下成分：鎳17～25％，鈷14～25％，鉻15～20％，錳13～20％，鐵為余量，所述高熵合金粉末用于高電阻加熱涂層的制備。

根據本發明的一些優選實施方式，所述錳的質量百分含量為14～18％。

本發明中，所述高熵合金粉末中不可避免的雜質包括N、P和S，控制所述雜質的總含量在0.5％以下，以不顯著影響合金成分和性能表現。

本發明另一方面提供一種高電阻涂層，所述高電阻涂層由高熵合金粉末經熱噴涂方法制備而成，所述高熵合金粉末包含按質量百分含量的以下成分：鎳17～25％，鈷14～25％，鉻15～20％，錳13～20％，鐵為余量。

根據本發明的一些優選實施方式，所述錳的質量百分含量為14～18％。

根據本發明的一些優選實施方式，所述高熵合金粉末的粒徑范圍為25～55μm。

根據本發明的一些優選實施方式，包含按質量百分比計的以下成分：鎳17～21％，鈷12～21％，鉻16～19％，錳14～19％，鐵為余量。本發明采用特定化學成分及質量比的高熵合金粉末成分，有利于保證涂層的結構特征，進一步降低涂層材料的孔隙率和氧含量，同時提高涂層的結合強度和電阻率等方面性能。

本發明再一方面提供所述高電阻涂層的制備方法，包括熱噴涂的步驟：將所述高熵合金粉末采用大氣等離子噴涂方法制備所述高電阻涂層。

根據本發明的一些優選實施方式，噴涂工藝參數：電流：450～600A，氬氣流量：30～40L/min，氫氣流量：10～18L/min，送粉率：55～80g/min，噴涂距離：120～135mm。

根據本發明的一些優選實施方式，采用氮氣霧化的方法制備所述高熵合金粉末；制備所述高熵合金粉末的原材料選自鎳、鈷、鉻、錳、鐵的純金屬塊材或合金材料，其中，所述純金屬塊材的純度大于99.0wt.％，所述合金材料選自鎳鉻、鎳鈷鉻和鐵錳中的一種或多種。

根據本發明的一些優選實施方式，制備具有高電阻的合金涂層的方法，步驟如下：