[發明專利]不銹鋼表面AlFeCoNiCr高熵涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202011175514.2
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112281155B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 李廣忠;李亞寧;王昊
• 申請（專利權）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;C22C30/00
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 馬小燕

本發明公開了不銹鋼表面AlFeCoNiCr高熵涂層的制備方法，該方法包括：一、備料；二、混料；三、制備混合漿料；四、混合漿料涂覆到不銹鋼表面并干燥；五、預燒結形成AlFeCoNiC預燒結涂層；六、采用電子束熔覆工藝在不銹鋼表面制備AlFeCoNiC高熵涂層。本發明將粉末預燒結法和電子束熔覆工藝相結合，實現了AlFeCoNiCr高熵涂層與不銹鋼基體的冶金結合，有效提高了兩者的結合力，進而提高了不銹鋼表面AlFeCoNiCr髙熵涂層的耐磨性和硬度，以及抗氧化、抗高溫腐蝕性能，使其使用壽命得以延長，該制備方法易于實現，成本較低，提高了AlFeCoNiCr髙熵涂層在極端環境下的適應性。

技術領域

本發明屬于耐腐蝕表面涂層技術領域，具體涉及一種不銹鋼表面AlFeCoNiCr高熵涂層的制備方法。

背景技術

我國超臨界機組裝機容量和超臨界機組生產技術，現已達到世界頂尖水平。我國計劃在未來發展主蒸汽溫度為650℃及以上的超超臨界發電技術,更高的主蒸汽溫度對超臨界機組鍋爐不銹鋼有著更強的腐蝕性,尤其高溫受熱面氧化膜生長的速度及脫落速率明顯加劇,這對電廠鍋爐不銹鋼,尤其是過熱器和再熱器不銹鋼提出更嚴格的要求。因此，改善鍋爐用不銹鋼的抗氧化能力就成為發展主蒸汽溫度650℃及以上的超超臨界發電技術的關鍵。

基于現有材料，通過優化控制，減少氧化皮問題就成為一個值得深入研究的課題。如：歐洲在推行的“Coatings for Supercritical Steam Cycles”(SUPERCOAT)研究計劃，通過鋁涂層的制備，來提高材料的抗高溫蒸汽氧化腐蝕性能，以及延長管道的使用。但是目前主流的滲鋁工藝在大型管道、以及主蒸汽管內壁滲鋁存在滲鋁溫度過高，以及鋁涂層致密度不夠等問題。

2004年，中國臺灣葉筠蔚教授等提出一種由多種組元構成，打破傳統合金設計方法的合金設計概念-高熵合金(High Entropy Alloy)，高熵合金由五種或五中以上等量或大約等量的金屬組成，具有高強度、高硬度、耐磨、抗氧化和腐蝕等性能。高熵合金以其特有的性能引起國內外學者的廣泛關注。針對其高的抗氧化和腐蝕等性能，研究者希望通過在耐熱鋼表面制備高熵涂層，以提高耐熱鋼在高溫領域的抗氧化性能，達到延長耐熱鋼使用時間的目的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種不銹鋼表面AlFeCoNiCr高熵涂層的制備方法。該方法將粉末預燒結法和電子束熔覆工藝相結合，在粉末涂層預燒結成型的基礎上進行電子束掃描熔化，實現了AlFeCoNiCr高熵涂層與不銹鋼基體的冶金結合，有效提高了兩者的結合力，進而提高了不銹鋼表面AlFeCoNiCr髙熵涂層的耐磨性和硬度，以及抗氧化、抗高溫腐蝕性能，使其使用壽命得以延長。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：不銹鋼表面AlFeCoNiCr高熵涂層的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、按照目標AlFeCoNiCr高熵涂層的設計成分選擇Al、Fe、Co、Ni、Cr各元素粉末進行備料；所述目標AlFeCoNiCr高熵涂層的設計成分按摩爾百分含量計為：Al 18％～22％，Fe 18％～22％，Co 18％～22％，Cr 18％～22％，Ni 18％～22％；

步驟二、采用粉體混料機將步驟一中準備的Al、Fe、Co、Ni、Cr各元素粉末進行混料，得到AlFeCoNiCr混合粉末；

步驟三、將步驟二中得到的AlFeCoNiCr混合粉末加入到分散劑溶液中，得到AlFeCoNiCr混合漿料；

步驟四、將步驟三中得到的AlFeCoNiCr混合漿料涂覆到不銹鋼表面，干燥后得到表面具有AlFeCoNiCr混合膜層的不銹鋼；

步驟五、將步驟四中得到的表面具有AlFeCoNiCr混合膜層的不銹鋼放置于真空爐中進行預燒結，在不銹鋼表面形成AlFeCoNiC預燒結涂層；