[發(fā)明專利]HK40耐熱鋼表面MgCr2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211018137.0
• 申請日: 2022-08-24
• 公開（公告）號: CN115305446A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇旭平;黃雯;師東明;劉亞;王建華;吳長軍
• 申請（專利權(quán)）人: 常州大學(xué)
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/24;C23C14/58;C23C8/10
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 李楠

本發(fā)明涉及金屬表面鍍層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種HK40耐熱鋼表面MgCr₂O₄鍍層及其制備方法。先對HK40耐熱鋼工件表面進(jìn)行高溫氧化處理，得到表面氧化改性的HK40耐熱鋼；再采用真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)在氧化改性的HK40耐熱鋼表面蒸鍍上一層鎂薄膜；然后將鎂薄膜置于空氣中轉(zhuǎn)變?yōu)镸gO薄膜，最后將表面附有MgO薄膜的氧化改性HK40耐熱鋼進(jìn)行真空擴(kuò)散退火處理，從而在HK40耐熱鋼表面反應(yīng)形成具有MgCr₂O₄的鍍層。所得到的鍍層具有抗結(jié)焦性好、力學(xué)性能優(yōu)異、易生產(chǎn)加工等特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬表面鍍層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種HK40耐熱鋼表面MgCr₂O₄鍍層及其制備方法。

背景技術(shù)

爐管內(nèi)表面狀態(tài)是影響乙烯裂解爐管結(jié)焦特性的主要因素之一，HK40耐熱鋼是乙烯裂解爐管常用的材質(zhì)，其具有抗氧化性強(qiáng)、耐硫化物腐蝕性好、耐熱性能優(yōu)良等特點(diǎn)。然而，爐管使用過程裂解過程中，外壁經(jīng)受火焰加熱，內(nèi)壁則與碳源氣體和載氣接觸，因此爐管不可避免的發(fā)生結(jié)焦，HK40耐熱鋼中的Fe、Ni等金屬元素在滲碳?xì)夥障戮哂袕?qiáng)烈的催化活性，會催化結(jié)焦，進(jìn)一步導(dǎo)致材料延伸率降低，脆化嚴(yán)重，很大程度上影響了爐管的使用壽命。

Cr₂O₃氧化層在1050℃以下具有良好的抗結(jié)焦性能。但是，當(dāng)溫度高于1050℃時，Cr₂O₃將會轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷啥嗫椎男螒B(tài)，嚴(yán)重影響其抗結(jié)焦性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種HK40耐熱鋼表面MgCr₂O₄鍍層及其制備方法。通過氧化在HK40耐熱鋼表面形成一層致密的Cr₂O₃，然后將鎂蒸鍍于Cr₂O₃表面，蒸鍍結(jié)束后取出HK40耐熱鋼在空氣中冷卻并在表面獲得一層致密的MgO(2Mg+O₂＝2MgO)，最后通過真空擴(kuò)散退火獲得MgCr₂O₄鍍層(MgO+Cr₂O₃＝MgCr₂O₄)，所獲得鍍層具有抗結(jié)焦性好、力學(xué)性能優(yōu)異、易生產(chǎn)加工等特點(diǎn)。

同時，可以根據(jù)實(shí)際使用需求，通過控制蒸鍍時間和真空擴(kuò)散退火溫度來控制鍍層的厚度以及MgCr₂O₄的密度和粒徑。因此，所述HK40耐熱鋼表面MgCr₂O₄鍍層具有良好的可控性。

本發(fā)明提供的HK40耐熱鋼表面MgCr₂O₄鍍層的制備方法，包括以下步驟：

(1)通過對HK40耐熱鋼工件表面進(jìn)行高溫氧化處理，得到表面氧化改性的HK40耐熱鋼。

氧化溫度為800-900℃，氧化時間為5-10h。

(2)將步驟(1)中制備的表面氧化改性的HK40耐熱鋼放入真空蒸發(fā)鍍膜機(jī)中，在真空環(huán)境中對鎂單質(zhì)進(jìn)行蒸發(fā)。完成蒸鍍后，得到表面蒸鍍鎂薄膜的氧化改性HK40耐熱鋼。

進(jìn)行真空蒸鍍過程時，控制蒸鍍電壓為1.0-1.6V，蒸鍍電流為100-120A，蒸鍍時間為5-20min，通過控制蒸鍍時間來控制MgCr₂O₄的密度；

(3)將步驟(2)中表面蒸鍍鎂薄膜的氧化改性HK40耐熱鋼工件取出，在空氣中冷卻，HK40耐熱鋼表面蒸鍍的鎂薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)镸gO薄膜。

冷卻時間為10-30min，空氣中鎂薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)镸gO薄膜的反應(yīng)為2Mg+O₂＝2MgO；