制備Ni-Al高溫抗氧化復(fù)合涂層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種滲鋁劑中添加無水SmCl3制備Ni-Al高溫抗氧化復(fù)合涂層，屬于表面處理領(lǐng)域。本發(fā)明在P92鐵素體不銹鋼表面鍍鎳后進(jìn)行包埋滲鋁，最佳的滲鋁劑由質(zhì)量百分比為6%Al、2%NH4Cl、2%無水SmCl3和90%Al2O3組成，經(jīng)過熱處理后，在鍍鎳基體表面上得到致密的滲鋁涂層，復(fù)合涂層抗氧化速率為0.1715×10-6g/cm2/s；滲鋁劑中添加無水SmCl3具有催滲、促滲作用，促進(jìn)涂層形成Ni-Al金屬間化合物，最重要的是可以改善涂層在長時(shí)間高溫服役環(huán)境下的致密性、結(jié)合力、熱穩(wěn)定性等性能，該方法具有節(jié)能、節(jié)材、工藝簡便等優(yōu)點(diǎn)，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】滲f呂劑中添加無水SmC 13制備N 1-AI高溫抗氧化復(fù)合涂層

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種滲鋁劑中添加無水SmCl3制備N1-Al高溫抗氧化復(fù)合涂層，屬于表面處理領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]為了提高高溫材料的工作效率和使用壽命，在材料表面涂覆復(fù)合涂層，增強(qiáng)材料的抗氧化能力，N1-Al金屬間化合物有著優(yōu)良的高溫抗氧化性能,涂覆的N1-Al合金材料在高溫抗氧化方面有著廣闊的應(yīng)用前景。文獻(xiàn)Xiang Z D等人所著的Relat1nshipBetween Pack Chemistry and Aluminide Coating Format1n for Low-TemperatureAluminisat1n of Alloy Steels, Acta Materialia 2006, 54(17):4453-4463,提供了在P92鋼表面采用兩步法制備Ni2Al3/Ni的復(fù)合涂層，即先在材料表面鍍一層純鎳，再在650°C下采用粉末包埋滲鋁工藝使部分純鎳鋁化；武漢科技大學(xué)吳道潔提供了在P92鋼表面制備了 N1-Al化合物復(fù)合涂層，復(fù)合涂層存在著亟待解決問題，一是復(fù)合涂層隨著等溫退火時(shí)間的延長，孔洞嚴(yán)重增多增大的問題，二是元素?cái)U(kuò)散的問題；CN102864407A公開了稀土催滲氮碳共滲工藝，得出了稀土具有增加滲層致密度，提高工件的使用性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種滲鋁劑中添加無水SmCl3制備N1-Al高溫抗氧化復(fù)合涂層，制備致密的、熱穩(wěn)定性好的高溫抗氧化復(fù)合涂層。
[0004]技術(shù)解決方案:
本發(fā)明是以P92鐵素體不銹鋼經(jīng)過表面預(yù)處理、鍍鎳后為基體材料，基體材料在低溫下包埋滲鋁，滲鋁劑包含質(zhì)量百分比為6% Al,2% NH4Cl,x%無水SmCl3和(92_z)% Al2O3組份，X分別為0、2、4或6。將配好的四組滲鋁劑分別放入剛玉坩堝中，把鍍鎳的基體材料垂直放入滲鋁劑中，將坩堝密封，在溫度為650°C下進(jìn)行熱處理，使得在鍍鎳基體表面上得到致密的滲鋁涂層，涂層厚度為20 μ m，復(fù)合涂層抗氧化速率為0.1715X10^0.2830X 1^6g/cm2/s。
[0005]本發(fā)明最優(yōu)選擇滲鋁劑中添加無水SmCl3質(zhì)量百分比為2%，得到致密的滲鋁涂層，涂層厚度為20 μ m，復(fù)合涂層抗氧化速率為0.1715 X 10_6 g/cm2/s。
[0006]發(fā)明效果
本發(fā)明中滲鋁劑中添加無水SmCl3是影響復(fù)合涂層致密性和抗氧化性的關(guān)鍵，滲鋁劑中添加無水SmCl3的復(fù)合涂層抗氧化性優(yōu)于未添加無水SmCl3的復(fù)合涂層，但添加過量的無水SmCl3滲鋁層厚度不均勻，降低了復(fù)合涂層抗氧化性，添加2%無水SmCl3的涂層抗氧化性能最佳；滲鋁劑中添加無水SmCl3在熱處理過程中不會(huì)產(chǎn)生水蒸汽，有利于制備致密的滲鋁涂層；無水SmCl3除了催滲、促滲的作用外，釤原子沿晶界滲入鎳層，促進(jìn)涂層形成N1-Al金屬間化合物，最重要的是可以改善涂層在長時(shí)間高溫服役環(huán)境下的致密性、結(jié)合力、熱穩(wěn)定性；在基體表面得到的高溫抗氧化涂層，是利用金屬間化合物優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性和各元素?cái)U(kuò)散時(shí)的相互制約，從而使此涂層具有較強(qiáng)的高溫抗氧化性，該方法具有節(jié)能、節(jié)材、工藝簡便等優(yōu)點(diǎn)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明滲鋁劑中添加2%無水SmCl3的P92鋼復(fù)合涂層OM圖；
圖2為本發(fā)明滲鋁劑中添加2%無水SmCl3的P92鋼復(fù)合涂層XRD圖；
圖3為本發(fā)明滲鋁劑中添加2%無水SmCl3的P92鋼復(fù)合涂層SEM圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例1
P92鐵素體不銹鋼表面預(yù)處理后為基體材料，基體材料在瓦特電鍍液中鍍鎳，陽極為鎳板，陰極為基體材料，電流密度為2.23 A/dm2,鍍鎳溫度為45°C，時(shí)間為2小時(shí)，得到基體材料鍍鎳厚度為100 μ m,鍍鎳的基體材料在低溫下包埋滲鋁，滲鋁劑由6%A1、2%NH4C1和92% Al2O3質(zhì)量百分比組成，將配好的滲鋁劑分別放入剛玉坩堝中，把鍍鎳的基體材料垂直放入滲鋁劑中部，將坩堝用水玻璃泥密封，坩堝放在箱式電阻爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為650°C，使得在鍍鎳基體表面上得到致密的滲鋁涂層，厚度為20 μ m，復(fù)合涂層抗氧化速率為 0.2830 X 1(Γ6 g/cm2/s。
[0009]實(shí)施例2
P92鐵素體不銹鋼表面預(yù)處理后為基體材料，基體材料在瓦特電鍍液中鍍鎳，陽極為鎳板，陰極為基體材料，電流密度為2.23A/dm2，鍍鎳溫度為45°C，時(shí)間為2小時(shí)，得到基體材料鍍鎳厚度為100 μ m，鍍鎳的基體材料在低溫下包埋滲鋁，滲鋁劑由6% Al,2% NH4C1、2%無水SmCl3和90% Al2O3質(zhì)量百分比組成，將配好的滲鋁劑分別放入剛玉坩堝中，把鍍鎳的基體材料垂直放入滲鋁劑中部，將坩堝用水玻璃泥密封，坩堝放在箱式電阻爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為650°C，使得在鍍鎳基體表面上得到致密的滲鋁涂層，厚度為20 μ m,復(fù)合涂層抗氧化速率為0.1715 X 10_6 g/cm2/s。
[0010]實(shí)施例3
P92鐵素體不銹鋼表面預(yù)處理后為基體材料，基體材料在瓦特電鍍液中鍍鎳，陽極為鎳板，陰極為基體材料，電流密度為2.23A/dm2，鍍鎳溫度為45°C，時(shí)間為2小時(shí)，得到基體材料鍍鎳厚度100 μ m，鍍鎳的基體材料在低溫下包埋滲鋁，滲鋁劑由6% Al,2% NH4C1、4%無水SmCljP88% Al2O3質(zhì)量百分比組成，將配好的滲鋁劑分別放入剛玉坩堝中，把鍍鎳的基體材料垂直放入滲鋁劑中部，將坩堝用水玻璃泥密封，坩堝放在箱式電阻爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為650°C，使得在鍍鎳基體表面上得到致密的滲鋁涂層，厚度為20 μ m，復(fù)合涂層抗氧化速率為 0.2440 X 1-6 g/cm2/s。
[0011]實(shí)施例4
P92鐵素體不銹鋼表面預(yù)處理后為基體材料，基體材料在瓦特電鍍液中鍍鎳，陽極為鎳板，陰極為基體材料，電流密度為2.23 A/dm2，鍍鎳溫度為45°C，時(shí)間為2小時(shí)，得到基體材料鍍鎳厚度為100 μ m，鍍鎳的基體材料在低溫下包埋滲鋁，滲鋁劑由6% Al,2% NH4Cl,6%無水SmCl3和86% Al2O3質(zhì)量百分比組成，將配好的滲鋁劑分別放入剛玉坩堝中，把鍍鎳的基體材料垂直放入滲鋁劑中部，將坩堝用水玻璃泥密封，坩堝放在箱式電阻爐中進(jìn)行熱處理，熱處理溫度為650°C，使得在鍍鎳基體表面上得到致密的滲鋁涂層，厚度為20 μ m,復(fù)合涂層抗氧化速率為0.2108 X 10_6 g/cm2/s。
【權(quán)利要求】
1.滲鋁劑中添加無水SmCl3制備N1-Al高溫抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于，P92鐵素體不銹鋼經(jīng)過表面預(yù)處理、鍍鎳后為基體材料，基體材料在低溫下包埋滲鋁，滲鋁劑包含6%Al,2% NH4Cl, x%無水SmCl3和(92_z)% Al2O3質(zhì)量百分比組份，分別為0、2、4或6，將配好的滲鋁劑分別放入剛玉坩堝中，把鍍鎳的基體材料垂直放入滲鋁劑中部，將坩堝密封，在溫度為650°C下進(jìn)行熱處理，使得在鍍鎳基體表面上得到致密的滲鋁涂層，涂層厚度為20μ m，復(fù)合涂層抗氧化速率為0.1715 X ΚΓ6?0.2830 X 1(T6 g/cm2/s。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的添加無水SmCl3制備N1-Al高溫抗氧化復(fù)合涂層，其特征在于，最優(yōu)選擇滲鋁劑中添加無水SmCl3質(zhì)量百分比為2%，得到致密的滲鋁涂層，涂層厚度為20 μ m，復(fù)合涂層抗氧化速率為0.1715 X 10_6 g/cm2/s。
【文檔編號(hào)】C23C28/02GK104294211SQ201410560473
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】趙勇桃, 張韶慧, 任慧平 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)