本發(fā)明涉及一種合金涂層及其制備方法，尤其涉及一種耐蝕高熵合金涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前在航空航天、國(guó)防軍工、深海海洋等領(lǐng)域，所應(yīng)用的材料服役環(huán)境越來越苛刻。傳統(tǒng)工程材料的使用性能日益難以滿足愈發(fā)苛刻的使用環(huán)境，表面改性技術(shù)可以在材料表面形成wc耐磨涂層、nicr防腐涂層、mcraly高溫合金涂層等。但傳統(tǒng)涂層材料性能較為單一，無法同時(shí)兼具耐磨、耐蝕、耐高溫、高強(qiáng)韌等綜合性能，無法適應(yīng)更加復(fù)雜的工作環(huán)境。因此，開發(fā)新型合金涂層材料迫在眉睫。

2、高熵合金獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)和組織特征使其呈現(xiàn)出比常見金屬材料具有更高強(qiáng)度、硬度、更好的耐蝕、耐磨性、良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)良性能，在耐磨合金、耐高溫合金、耐腐蝕合金等方面有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。高熵合金主要分為高熵合金塊體、薄膜及涂層。制備高熵合金塊體主要采用真空熔煉法和粉末冶金等方法；制備高熵合金薄膜主要采用電化學(xué)沉積法及磁控濺射法等方法；制備高熵合金涂層主要采用激光熔覆、等離子熔覆和等離子噴涂等方法。電弧熔煉、磁控濺射等技術(shù)在制備大尺寸零件時(shí)具有一定的局限性，而且存在成分偏析和晶粒粗大問題。而利用激光熔覆技術(shù)的快速凝固特點(diǎn)制備尺寸可控的高熵合金涂層可有效避免這些問題，并且激光熔覆工藝更簡(jiǎn)便，成本更低廉。

3、專利cn?110760843?a公開了一種在45鋼表面通過激光熔覆法進(jìn)行逐層熔融覆蓋制得fenimococrti高熵合金涂層，涂層硬度大約是基材的4倍；專利cn?112226766a公開了一種耐高溫磨損的激光熔覆cocrfemnnicx高熵合金涂層；專利cn?117385252?a公開了一種耐鉛鉍腐蝕的激光熔覆和激光重熔fecrmnvy高熵合金涂層；專利cn?114481121?a公開了一種表面修復(fù)與強(qiáng)化用高熵合金的激光熔覆方法，通過對(duì)激光熔覆層進(jìn)行熱處理析出強(qiáng)化相得到耐磨高熵合金涂層。因此，通過激光熔覆技術(shù)對(duì)材料表面進(jìn)行改性是提高材料性能的一種有效方法。

4、但是，采用同步送粉方法激光熔覆制備高熵合金涂層組織中容易出現(xiàn)氣孔、裂紋和組織不均勻的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種無需后續(xù)熱處理強(qiáng)化合金性能、組織均勻的耐蝕高熵合金涂層；

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供上述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法。

3、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種耐蝕高熵合金涂層，該高熵合金涂層的組成元素包括co、fe、mo、ni、v；所述co、fe、mo、ni、v的原子百分比為1：1：1：1：1。

4、其中，所述耐蝕高熵合金涂層為單一體心立方固溶體結(jié)構(gòu)。

5、上述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)將原料鈷粉、鐵粉、鉬粉、鎳粉和釩粉按照等原子比配制，球磨混合；

7、(2)將乙基纖維素乙醇溶液加入球磨后的金屬粉末中，攪拌，涂覆在預(yù)處理的基材表面，并進(jìn)行真空干燥，得到預(yù)鋪置金屬粉末層；

8、(3)對(duì)預(yù)鋪置金屬粉末層進(jìn)行激光熔覆得到高熵合金涂層。

9、其中，步驟(3)中，激光熔覆的工藝參數(shù)為：激光功率為1000-1300w，掃描速度為6-7mm/s，搭接距離為1.5-1.9mm。

10、其中，步驟(2)中，所述乙基纖維素乙醇溶液與金屬粉末的質(zhì)量比為1-1.5：2.5。

11、其中，步驟(2)中，所述乙基纖維素乙醇溶液的質(zhì)量濃度為3-8％。

12、其中，步驟(2)中，所述預(yù)鋪置金屬粉末層的厚度為0.4-1.2mm。

13、其中，步驟(1)中，所述球磨的工藝參數(shù)為：球料比為10-15：1，球磨時(shí)間為5-10h，轉(zhuǎn)速為200-450rpm。

14、其中，步驟(1)中，使用氧化鋯陶瓷球進(jìn)行球磨，氧化鋯陶瓷球的直徑為2-12mm。

15、其中，步驟(1)中，球磨混合后的金屬粉末粒徑為5-15μm。

16、有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，取得如下顯著效果：(1)本發(fā)明的耐蝕高熵合金涂層，先在基材表面預(yù)鋪置粉末，再進(jìn)行激光熔覆，一步制備出組織均勻的單相高熵合金涂層，無需后續(xù)熱處理強(qiáng)化合金性能。(2)本發(fā)明所用的熔覆材料為五種金屬混合粉末，相較于高熵合金粉末成本低廉，通過激光熔覆技術(shù)在基材表面獲得了高硬度、高耐蝕的單相體心立方結(jié)構(gòu)nifecomov高熵合金涂層。(3)本發(fā)明制備的熔覆層與基體之間呈冶金結(jié)合，涂層組織細(xì)小致密，無氣孔和裂紋缺陷，熔覆層的維氏硬度達(dá)340hv0.05，是電弧熔煉高熵合金的1.4倍，是45鋼基體的1.6倍。激光熔覆高熵合金涂層在0.5mnacl、h2so4和naoh不同腐蝕環(huán)境中的耐蝕性能均優(yōu)于電弧熔煉高熵合金和45鋼基體，表現(xiàn)出很好的耐蝕性。(4)本發(fā)明適用于在工件表面大面積改性，還可以用于失效工件的表面修復(fù)，提高工件的使用壽命。本發(fā)明為耐蝕高熵合金涂層的設(shè)計(jì)與制備提供新的思路。

技術(shù)特征：

1.一種耐蝕高熵合金涂層，其特征在于，該高熵合金涂層的組成元素包括co、fe、mo、ni、v；所述co、fe、mo、ni、v的原子百分比為1：1：1：1：1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐蝕高熵合金涂層，其特征在于，所述耐蝕高熵合金涂層為單一體心立方固溶體結(jié)構(gòu)。

3.一種權(quán)利要求1所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，激光熔覆的工藝參數(shù)為：激光功率為1000-1300w，掃描速度為6-7mm/s，搭接距離為1.5-1.9mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述乙基纖維素乙醇溶液與金屬粉末的質(zhì)量比為1-1.5：2.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述乙基纖維素乙醇溶液的質(zhì)量濃度為3-8％。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述預(yù)鋪置金屬粉末層的厚度為0.4-1.2mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述球磨的工藝參數(shù)為：球料比為10-15：1，球磨時(shí)間為5-10h，轉(zhuǎn)速為200-450rpm。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，使用氧化鋯陶瓷球進(jìn)行球磨，氧化鋯陶瓷球的直徑為2-12mm。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐蝕高熵合金涂層的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，球磨混合后的金屬粉末粒徑為5-15μm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種耐蝕高熵合金涂層及其制備方法，該合金涂層的組成元素包括等原子百分比的Co、Fe、Mo、Ni、V。其制備方法為：首先將原料鈷粉、鐵粉、鉬粉、鎳粉和釩粉按照等原子比配制，球磨混合；然后將乙基纖維素乙醇溶液加入球磨后的金屬粉末中，攪拌，涂覆在預(yù)處理的基材表面，并進(jìn)行真空干燥，得到預(yù)鋪置金屬粉末層；最后對(duì)預(yù)鋪置金屬粉末層進(jìn)行激光熔覆得到高熵合金涂層。本發(fā)明的耐蝕高熵合金涂層，先在基材表面預(yù)鋪置粉末，再進(jìn)行激光熔覆，一步制備出組織均勻的單相高熵合金涂層，無需后續(xù)熱處理強(qiáng)化合金性能。

技術(shù)研發(fā)人員：劉學(xué)然,劉雙宇,馬瑞,孔鑫宇,尤思琦,周葉苗,張超,林智
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鹽城工學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10