[發明專利]耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷復合材料、粉末及其涂層、沉沒輥

在審

• 申請號: 202011563871.6
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112760545A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 尹冰冰;任可柱;尹付成;謝小龍;易華清;高志棟
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C22C29/14
• 分類號: C22C29/14;C22C1/05;B22F5/00;C23C2/00;B22F3/105;B22F9/04
• 代理公司: 深圳精智聯合知識產權代理有限公司 44393
• 代理人: 夏聲平

本發明實施例公開了一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷復合材料、粉末及其涂層以及一種沉沒輥，所述金屬陶瓷復合材料以ZrB₂粉、AlFeNiCoCr高熵合金粉末為原料，其中所述原料的質量百分比計的組分構成為：ZrB₂粉末70％?88％，AlFeNiCoCr高熵合金粉末12％?30％，其中AlFeNiCoCr高熵合金粉末中Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉、Cr粉分別為Al粉10.7％、Fe粉22.1％、Ni粉23.3％、Co粉23.3％、Cr粉20.6％；并且所述金屬陶瓷復合材料以ZrB₂為硬質相，AlFeNiCoCr高熵合金為粘結相，具有優異的耐鋁液腐蝕性能，且制作方法簡單，成本低廉，在工業應用中有良好的前景。

技術領域

本發明屬于金屬陶瓷材料領域，尤其涉及一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷粉末、一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷涂層和一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷復合材料以及一種沉沒輥。

背景技術

熱浸鍍鋁是當前化工、建筑、交通、制造、冶金、船舶等領域最常用的熱浸鍍層保護手段之一。與熱浸鍍鋅相比，熱浸鍍鋁有良好的耐蝕性、抗高溫氧化性且使用壽命長。但由于鋁的性質比較活潑，鋁液液為腐蝕性最強的金屬液之一，因而熱浸鍍鋁技術有著無法避免的缺點，鋁液熔體對于熱浸鍍鋁設備具有極大的腐蝕性，這將會使熱浸鍍鋁生產線中的沉沒輥等設備被鋁液滲透而產生鋁渣和點蝕，從而使熱鍍鋁層質量差，熱浸鍍鋁設備使用壽命縮短，解決熱浸鍍鋁設備材料的耐鋁液腐蝕問題對于鋁工業的發展有重要影響。

因此，提供一種耐鋁液腐蝕性能好的材料以提高沉沒輥等熱浸鍍鋁設備的使用壽命是亟需解決的問題。

發明內容

本發明實施例的主要目的是針對現有技術的缺陷和不足，提供了一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷粉末、一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷涂層和一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷復合材料以及一種沉沒輥，具有優異的耐鋁液腐蝕性能。

本發明實施例公開一種耐鋁液腐蝕的金屬陶瓷復合材料，所述金屬陶瓷復合材料以ZrB₂為硬質相、AlFeNiCoCr高熵合金為粘結相；所述金屬陶瓷復合材料以ZrB₂粉末和AlFeNiCoCr高熵合金粉末為原料并通過濕法球磨工藝、真空干燥工藝以及等離子燒結工藝制備而成。其中，所述原料的各組分的質量百分比為：ZrB₂粉末70％-88％，AlFeNiCoCr高熵合金粉末12％-30％；所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末中Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉、Cr粉的質量百分比分別為Al 10.7％、Fe 22.1％、Ni 23.3％、Co 23.3％、Cr 20.6％。所述濕法球磨工藝包括：將所述ZrB₂粉末、所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末放入球磨機中，加入無水乙醇進行濕法球得到球磨后混合物，球磨時間為5-10h，球磨轉數為200-300r/min。所述真空干燥工藝包括：將所述球磨后混合物放入真空干燥箱內進行真空干燥得到干燥后混合物，干燥時間為22-24h，干燥溫度為90℃-100℃，真空度為-0.05～-0.1MPa。所述等離子燒結工藝包括：將所述干燥后混合物放入等離子燒結爐中進行放電等離子燒結，燒結溫度為1300℃-1500℃，保溫時間為4-6min，壓力30-50MPa，升溫速度50℃/min。所述金屬陶瓷復合材料在溫度為700℃的熔融鋁液中的平均腐蝕速率為8.93×10^-3-1.17×10^-3mm/h。

在本發明的一個實施例中，所述金屬陶瓷復合材料以ZrB₂為硬質相，AlFeNiCoCr高熵合金為粘結相且以ZrB₂粉末和AlFeNiCoCr高熵合金粉末為原料；所述原料的各組分的質量百分比為：ZrB₂粉末70％-88％，AlFeNiCoCr高熵合金粉末12％-30％；其中所述AlFeNiCoCr高熵合金粉末中Al粉、Fe粉、Ni粉、Co粉、Cr粉的質量百分比分別為Al粉10.7％、Fe粉22.1％、Ni粉23.3％、Co粉23.3％、Cr粉20.6％。