制備高熵合金涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及多主元髙熵合金材料領(lǐng)域，特別涉及制備髙熵合金涂層的方法，屬于涂層制備領(lǐng)域。本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，包括以下步驟：基片預(yù)處理，使基片表面清潔平整；配制高熵合金粉末并混合均勻，向合金粉末中加入3～6wt.%的有機(jī)溶液；有機(jī)溶液與高熵合金粉末混合均勻，制成糊狀；將糊狀的合金粉末均勻地涂覆在處理后的基片上，涂覆層厚度為0.3mm～6mm；將處理后的涂覆層和基片，在55～80℃的烤箱中烘烤20～30h；然后用鎢極氣體保護(hù)焊將涂覆層熔覆在基片表面。本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，可以制備厚度為0.3mm～6mm的高熵合金涂層，制備過程對基片熱影響區(qū)小，涂層分布均勻且與基材結(jié)合牢固。
【專利說明】制備高熵合金涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及多主元髙熵合金材料領(lǐng)域，特別涉及制備髙熵合金涂層的方法，屬涂層制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高熵合金是指包含5~13種的合金元素，每種元素含量在5%到35%之間，能夠形成高熵固溶體的新型合金。高熵合金中沒有含量超過50%的合金元素，整個(gè)合金體系中沒有主要元素和次要元素的區(qū)別。通過適當(dāng)?shù)暮辖鸪煞衷O(shè)計(jì)，高熵合金可以體現(xiàn)出一種多元集體效應(yīng)，即原子排列混亂效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，高熵合金體系體現(xiàn)出一種多元素集體效應(yīng)，又呈現(xiàn)出簡單的結(jié)晶相，而且具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性、高抗氧化性和耐高溫性等特性。由于各種金屬元素特殊的組合形式，高熵合金呈現(xiàn)四大效應(yīng):(I)高熵效應(yīng)，合金將形成簡單的固溶體，而不是傳統(tǒng)認(rèn)為的復(fù)雜的中間化合物。(2)晶格畸變效應(yīng)，由于元素間原子半徑的差異，導(dǎo)致晶格畸變，影響合金的物理、化學(xué)性能；導(dǎo)致固溶強(qiáng)化，影響合金的導(dǎo)電性、磁性、導(dǎo)熱性等。(3)擴(kuò)散遲緩效應(yīng)，多種元素間的協(xié)同擴(kuò)散十分困難，而且嚴(yán)重的晶格畸變將減緩元素的擴(kuò)散速率，故高溫時(shí)相的分離很緩慢，甚至被抑制而延遲到低溫。鑄造時(shí)冷卻速率很大時(shí)，原子這種緩慢的擴(kuò)散將抑制晶核的形成，合金將形成非晶質(zhì)。(4)雞尾酒效應(yīng)，合金包含有多種元素，各種元素之間相互作用，兼具了各種元素的基本特性，又淘汰了各自的缺點(diǎn)，呈現(xiàn)出一種復(fù)合效應(yīng)。利用髙熵合金制備的涂層，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫性、高耐磨性、高抗氧化性等特性，能延長機(jī)械零部件的使用壽命。
[0003]目前，已經(jīng)被應(yīng)用于高熵合金涂層的制備方法主要有磁控濺射、激光熔覆和等離子熔覆。
[0004]激光熔覆是先將混合的純合金粉末涂覆在基片上，再利用激光的高溫融化粉末，經(jīng)快速冷卻，從而制備高熵合 金涂層。激光熔覆需要大型激光器，生產(chǎn)成本較高；同時(shí)，激光熔覆的光斑外緣和內(nèi)緣溫度差別大，涂層組織形成不均，應(yīng)力分配不勻，排氣浮渣不充分，造成涂層硬度不均且易形成氣孔夾渣；另外，由于不同材料對不同波長激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料選擇限制較大。
[0005]磁控濺射的工作原理是:電子在電場E的作用下，在飛向基片過程中與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子，新電子飛向基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發(fā)生濺射，在濺射粒子中，中性的靶原子或分子沉積在基片上形成薄膜。而產(chǎn)生的二次電子會(huì)受到靶表面上形成的正交電場和磁場作用，產(chǎn)生E (電場)XB (磁場)所指的方向漂移，借助于靶表面上形成的正交電磁場，二次電子被束縛在靶表面特定區(qū)域，繼續(xù)與氬原子發(fā)生碰撞，使其電離產(chǎn)生出Ar正離子和新的電子；隨著碰撞次數(shù)的增加，二次電子的能量消耗殆盡，逐漸遠(yuǎn)離靶表面，并在電場E的作用下最終沉積在基片上。目前，實(shí)現(xiàn)磁控濺射的靶材解決方案有兩個(gè)，一是利用熔鑄法制作成單一的高熵合金靶材；二是利用三個(gè)以上的鑲嵌靶同時(shí)濺射沉積。磁控濺射沉積速率較高，合金成分容易控制，可以制備薄膜，但是其對靶材要求高，儀器昂貴，不能現(xiàn)場生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較高，并且無法制備厚度在mm級別的涂層。
[0006]等離子熔覆是先將混合的高熵合金粉末涂覆在基片上，然后利用等離子束的高溫將高熵合金粉末熔化，再快速冷卻，從而制備高熵合金涂層。中國發(fā)明專利CN103060797A公開了一種等離子熔覆高熵合金涂層的制備方法，包括以下步驟:1)基材前處理，去除基材表面的氧化物并清洗；2)準(zhǔn)備原料，制備CrC0FeMnNiCua5高熵合金成分:Cr:5~35at.% ；Co:5 ~35at.% ；Fe:5 ~35at.% ；Mn:5 ~35at.% ；N1:5 ~35at.% ；Cu:5 ~35at.%，原料選取相應(yīng)元素的金屬粉末，并在合金粉末中加入5~15wt.%的造渣劑，造渣劑的成分為:金紅石:50~IOOwt.%，螢石:0~25wt.%，云母:0~25wt.% ；3)混粉，將步驟2)中的原料混合均勻，優(yōu)選采用VH~5型V型混粉機(jī)混粉，轉(zhuǎn)速設(shè)定為20~30r/min，混分I~2h，以保證混粉均勻；4)制備高熵合金涂層，將混合均勻的合金粉末裝入送粉器中，采用等離子噴焊設(shè)備進(jìn)行熔覆操作，所用的保護(hù)氣、離子氣和送粉氣均為氬氣，具體的工藝參數(shù)為:非轉(zhuǎn)移弧電壓:18~21V ;非轉(zhuǎn)移弧電流:58~63A ;轉(zhuǎn)移弧電壓:29~32V ;轉(zhuǎn)移弧電流:100~130A ;送粉電壓:4.0~5.5V ;離子氣:200~350L/h ;送粉氣:300~600L/h ;保護(hù)氣:360~450L/h ;噴焊速度:25~30mm/min ;焊槍擺幅:15~25_ ;噴距:10~15mm。米用相同的工藝參數(shù)，重復(fù)熔覆過程，使熔覆層達(dá)4層以上，涂層厚度達(dá)8~10mm。上述等離子熔覆高熵合金涂層的制備方法，采用噴槍送粉，將合金粉末噴灑在基材表面，合金粉末在基材表面各處的厚度分布不均，單次熔覆會(huì)出現(xiàn)部分基材表面裸露的現(xiàn)象，基材沒有完全被涂層覆蓋，需多次重復(fù)才能實(shí)現(xiàn)基材表面完全被涂層覆蓋，這樣會(huì)增加了涂層的厚度，一般厚度在8_以上；同時(shí)，采用噴槍送粉，不同密度合金粉末，在運(yùn)動(dòng)到停止的過程中，會(huì)逐漸出現(xiàn)分離，導(dǎo)致合金粉末在基材表面的成分分布不均，進(jìn)而導(dǎo)致制備的涂層各處性能不同；另外，等離子熔覆輸入熱量大，導(dǎo)致基體熱變形量大；送粉噴槍送出的合金粉末為干粉末，熔覆后得到的涂層孔隙率高、致密度不好，涂層易從基體表面脫落；且等離子熔覆需要大型專用設(shè)備，制備成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，提供一種生產(chǎn)成本低，對基材熱影響小、涂層與基材結(jié)合牢固的制備髙熵合金涂層的方法。
`[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
[0009]制備髙熵合金涂層的方法，包括以下步驟:
[0010]步驟(1):對基片進(jìn)行預(yù)處理，使基片表面清潔平整；
[0011]步驟(2):配制涂層基料:配置高熵合金粉末并將其混合均勻，向合金粉末中加入有機(jī)溶液，所述有機(jī)溶液的用量為合金粉末的3~6wt.%，將有機(jī)溶液與高熵合金粉末混合均勻，制成糊狀；
[0012]步驟(3):將步驟(2)配制的糊狀涂層基料均勻地涂覆在經(jīng)預(yù)處理后的基片上，涂覆層厚度為0.3mm~6mm ；
[0013]步驟(4):將步驟(3)中處理后的涂覆層和基片，在55~80°C的烤箱中烘烤20~30h ；
[0014]步驟(5):用鎢極氣體保護(hù)焊將涂覆層熔覆在基片表面。
[0015]本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，向混合均勻的高熵合金粉末中加入占合金粉末質(zhì)量百分含量為3~6wt.%的有機(jī)溶液，有機(jī)溶液與高熵合金粉末不發(fā)生反應(yīng)，將所述有機(jī)溶液與所述合金粉末混合均勻，制成糊狀的涂層基料，然后將涂層基料均勻地涂覆在經(jīng)預(yù)處理后的基片上；所述有機(jī)溶液中的溶質(zhì)具有粘黏作用，能將高熵合金粉末粘黏在基片表面，在熔覆涂覆層時(shí)，合金粉末不會(huì)發(fā)生移動(dòng)，通過控制涂覆層厚度，能制備0.3mm~6mm的涂層；且所述有機(jī)溶液與高熵合金粉末混合均勻，涂覆層內(nèi)部，涂層和基片間的氣孔被排出，制備的高熵合金涂層孔隙率低、致密度高，且與基片結(jié)合牢固。然后，將涂覆層和基片一起在55~80°C的烤箱中烘烤20~30h，除去涂層基料中的所述有機(jī)溶液的溶劑(有機(jī)溶液中的溶質(zhì)仍然留在高熵合金粉末中，且在合金粉末中分布均勻)，再利用鎢極氣體保護(hù)焊將合金粉末熔覆在基片表面。鎢極氣體保護(hù)焊是利用鎢極與合金之間的電弧使合金粉末熔化，進(jìn)而將高熵合金熔覆在基片表面；焊接過程中鎢極不熔化，只起電極作用，電焊柜的噴嘴送進(jìn)氦氣或氬氣等惰性氣體，保護(hù)電極和熔池不被氧化。本發(fā)明的方法制備高熵合金涂層，能制備出0.3mm~6mm的高熵合金涂層,且制備出的涂層在基片上分布均勻，不易從基片上脫落，涂層孔隙率低、致密度好；同時(shí)鎢極氣體保護(hù)焊輸出熱量低，對基片熱影響小，制備涂層前后，基片不會(huì)發(fā)生變形。
[0016]步驟(2)中，有機(jī)溶液的用量低于合金粉末質(zhì)量百分含量的3%時(shí)，合金粉末潤濕不充分，合金粉末中有機(jī)溶質(zhì)含量低，熔覆時(shí)，合金粉末在基片表面發(fā)生移動(dòng)，合金粉末在基片上分布不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致制備的高熵合金涂層孔隙率高，涂層易從基片表面脫落；有機(jī)溶液的用量高于合金粉末的6wt.%時(shí)，除去有機(jī)溶劑時(shí)，會(huì)延長涂覆層的烘烤時(shí)間，且在烘烤過程中，涂層會(huì)開裂，制備出的涂層孔隙率高，易從基片表面脫落，同時(shí)增加合金粉末中的有機(jī)溶液中的溶質(zhì)含量，影響制備出的涂層性能。
[0017]步驟(3)中，涂覆層厚度為0.3mm~6mm時(shí),鶴極氣體保護(hù)焊熔覆涂層時(shí),對基片熱影響小，基片不變形；制備的高熵合金涂層孔隙率低，涂層不易從基片上脫落。涂層厚度< 0.3mm時(shí)，熔覆涂層時(shí)，涂覆熱源對基片的熱影響大，基片易變形；涂層厚度> 6mm時(shí)，熔覆涂層時(shí)，涂層基料和與基片結(jié)合處，會(huì)出現(xiàn)部分合金粉末不熔化，進(jìn)而無法制得高熵合金涂層，同時(shí)涂層在基片表面的附著力降低，涂層易從基片表面脫落。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(1)中，所述基片為Q235鋼或鋁合金基片。Q235鋼和鋁合金來源廣泛、價(jià)格低廉，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)各種大型機(jī)械設(shè)備及其零部件。選用Q235鋼和鋁合金作為基片有利于對本發(fā)明的推廣應(yīng)用，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(2)中，所述高熵合金粉末含F(xiàn)e、Ni和Co。N1、Co和Fe粉是常見的金屬粉末，價(jià)格便宜，自熔性好和熔點(diǎn)低(熔點(diǎn)通常為900~1200°C);利用鎢極氣體保護(hù)焊制備涂層時(shí)，合金粉末接收較少的熱源就能融化；熔覆效率高，過程容易控制；熔覆熱源對基片熱影響小，基片不容易變形；且制備成本低。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(2)中，所述高熵合金粉末，選用純度99%以上的，細(xì)度200目的金屬Fe，Cr，Cu，Ni，Co，Mn，Mo粉，按下述比例混合均勻，F(xiàn)e:5~20at.%，Cr:5 ~20at.%，Cu:5 ~20at.%，Ni:5 ~20at.%，Co:5 ~20at.%，Mn:5 ~20at.%，Mo:5 ~20at.%。
[0021]本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，上述七元高熵合金，其中Mn能提高合金的機(jī)械性能，Cr能提高合金的抗氧化能力，Mo可以降低合金的摩擦系數(shù)；而Cu, Ni, Mn, Co能促進(jìn)形成FCC結(jié)構(gòu),進(jìn)而促進(jìn)高熵固溶體的形成；Fe, Cr, Ni, Co能提高合金的耐腐蝕性；經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)明人總結(jié)得出，按上述比例配置七元高熵合金，制備高熵合金涂層，涂層具有高硬度、高溫穩(wěn)定性、耐磨性和耐腐蝕性等特點(diǎn)，而且七種元素均為常見元素，來源廣泛且價(jià)格便宜。優(yōu)選的，上述其中金屬粉末以等原子數(shù)比例混合，制備出的高熵合金涂層綜合性能最好。
[0022]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(2)中，所述有機(jī)溶液的用量為合金粉末的4~5wt.%。
[0023]本發(fā)明的制備高熵合金涂層的方法，所述有機(jī)溶液的用量為合金粉末的4~5wt.%時(shí)，涂覆層有機(jī)溶液含量低，步驟(3)中，烘烤時(shí)間縮短，烘烤后，涂覆層在基片表面粘結(jié)成膜，不會(huì)出現(xiàn)裂縫，合金粉末與基片粘結(jié)牢固，熔覆涂覆層后，涂層孔隙率低、致密度好，且與基片結(jié)合牢固，涂層中有機(jī)雜質(zhì)含量低、綜合性能良好。
[0024]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述有機(jī)溶液為聚乙烯醇的酒精溶液或醋酸纖維素的酒精溶液。聚乙烯醇和醋酸纖維素對合金粉末和基片具有粘黏作用、無毒；將聚乙烯醇或醋酸纖維素溶于酒精溶液中，能將其與合金粉末混合均勻；然后對其進(jìn)行烘烤，除去合金粉末中的酒精(酒精溶液易揮發(fā)，烘烤時(shí)間短，同時(shí)酒精無毒，不會(huì)對人身體造成傷害)；將酒精溶液除去后，溶質(zhì)(聚乙烯醇或醋酸纖維素)留在合金粉末中，并將合金粉末與基片粘黏，熔覆時(shí)，合金粉末不會(huì)在基片表面發(fā)生移動(dòng)；熔覆后，制備的涂層孔隙率低、致密度好，且與基片結(jié)合牢固。
[0025]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述有機(jī)溶液的溶質(zhì)含量為3~8wt.%(即聚乙烯醇或醋酸纖維素溶于酒精，溶質(zhì)的質(zhì)量為溶液質(zhì)量的3~8%)。所述酒精溶液的溶質(zhì)含量為3~8wt.%，溶液中溶質(zhì)分布均均勻，涂層基料中聚乙烯醇(或醋酸纖維素)與合金粉末混合均勻；且烘烤后，涂層基料中有機(jī)溶質(zhì)(聚乙烯醇或醋酸纖維素)含量低，涂層與基片粘合牢固；熔覆后，制備出的涂層有機(jī)雜質(zhì)含量低，不會(huì)影響涂層性能。更優(yōu)選的，所述有機(jī)溶液的溶質(zhì)含量為4~6wt.% (即溶質(zhì)聚乙烯醇的質(zhì)量為溶液質(zhì)量的4~6%)。
[0026]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(2)中，向涂層基料中加入脫氧、造渣劑，所述脫氧、造渣劑占涂層基料的5~15wt.%，所述脫氧、造渣劑的組成為:微晶白云母5~45wt.%，硼砂:10 ~55wt.%,方解石:5 ~45wt.%。
[0027]本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，向涂層基料中加入上述脫氧、造渣劑，可以脫除在制備涂層基料時(shí)，混入涂層基料中的少量的氧，防止高溫條件下，合金粉末被氧化；同時(shí)所述脫氧、造渣劑還能進(jìn)一步地脫出混入合計(jì)粉末中的氣體，進(jìn)一步地，制備出的高熵合金涂層孔隙率低、致密度好。
[0028]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(3)中，涂覆層厚度為0.5~2_。
[0029]本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，涂覆層厚度為0.5~2mm時(shí)，基片受熱影響小，不會(huì)發(fā)生變形；涂層基料用量減小，生產(chǎn)成本降低，制備出的涂層薄且與基片結(jié)合牢固。在機(jī)械零部件的表面制備0.5~2_的涂層，既能保護(hù)機(jī)械零部件防止其被氧化；又不會(huì)引起機(jī)械零部件尺寸變化太大，可用于制備尺寸較小、精度要求高的機(jī)械零部件的涂層。
[0030]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟(5)中，鎢極氣體保護(hù)焊的具體參數(shù)為:電壓14~18V,電流90~110A，焊槍移動(dòng)速度0.8~3mm/s，氬氣流量4~6L/min，弧光間隙I~3mm，直流正接方式。
[0031]本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，鎢極氣體保護(hù)焊采用上述參數(shù)范圍，制備的高熵合金涂層，與基片結(jié)合牢固；孔隙率低、致密度好；具有較高的硬度、耐磨性和耐腐蝕性。電流〈90A時(shí)，熱輸入量低，涂層熔化不完全，涂層與基片結(jié)合不牢固，涂層易從基片表面脫落，電流>110A時(shí)，涂層高溫穩(wěn)定性降低；焊槍移動(dòng)速度〈0.8mm/s時(shí)，鎢極氣體保護(hù)焊的熱源集中，會(huì)導(dǎo)致基片受熱源的熱影響明顯，基片易變形，焊槍移動(dòng)速度>3mm/s時(shí)，熔覆涂層接收熱源少，會(huì)導(dǎo)致涂層熔覆不均勻且部分合金粉末不熔化，涂層與基片結(jié)合不牢固，涂層的耐磨性和耐蝕性降低；氬氣流量<4L/min時(shí)，惰性氣體輸出量小，無法將空氣和合金熔池隔離，高熵合金涂層部分氧化，進(jìn)而導(dǎo)致涂層耐腐蝕性能降低；氬氣流量>6L/min時(shí)，會(huì)導(dǎo)致合金粉末被吹散，進(jìn)一步地，導(dǎo)致合金涂層在基片表面分布不均勻；弧光間隙〈1mm時(shí)，會(huì)導(dǎo)致涂層的硬度降低，弧光間隙>3mm時(shí)，涂層與基片結(jié)合不佳，涂層易從基片表面脫落。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
[0033]1、本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)中涂層制備技術(shù)，提供一種新的制備涂層的方法——利用鎢極氣體保護(hù)焊制備高熵合金涂層的方法。鎢極氣體保護(hù)焊制備高熵合金涂層的方法，是利用鎢極與合金之間的電弧使合金粉末熔化，進(jìn)而將高熵合金熔覆在基片表面，焊接過程中鎢極不熔化，只起電極作用，電焊柜的噴嘴送進(jìn)氦氣或氬氣等惰性氣體，保護(hù)電極和熔池不被氧化。鎢極氣體保護(hù)焊設(shè)備簡單，使用成本低廉，制備時(shí)間短，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場連續(xù)加工；制備過程對基片熱影響小，基片不會(huì)發(fā)生變形，可以制備0.3~6_的高熵合金涂層；通過控制工藝參數(shù)，制備出的涂層與基片結(jié)合牢固，涂層硬度高，耐磨性好。
[0034]2、本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，配制含F(xiàn)e，Cr, Cu, Ni, Co, Mn, Mo的七元高熵合金粉末，制備高熵合金涂層，涂層具有高硬度、耐磨性、耐腐蝕性和高溫穩(wěn)定性等特點(diǎn)，而且七種元素均為常見元素，來源廣泛且價(jià)格便宜。
[0035]3、本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，熔覆前，向混合均勻的高熵合金粉末中加入有機(jī)溶液，制成糊狀，所述有機(jī)溶液的溶質(zhì)具有粘黏作用，能將高熵合金粉末粘黏在基片表面。糊狀的涂層基料涂覆在基片表面，涂層基料內(nèi)部無氣泡、涂層基料和基片間無氣泡，進(jìn)一步地，制備的高熵合金涂層孔隙率低、致密度高，并且涂層與基片結(jié)合牢固；熔覆涂層時(shí)，鎢極氣體保護(hù)焊的惰性保護(hù)氣體，對涂層基料有氣流方向的力的作用，合金粉末受所述有機(jī)溶液的溶質(zhì)的粘黏作用不會(huì)在基片表面發(fā)生移動(dòng)，制備的涂層在基片表面分布均勻，可以制備厚度在0.3~6mm的涂層。
[0036]4、本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，利用鎢極氣體保護(hù)焊制備高熵合金涂層，明弧操作，便于觀察和控制熔池，電弧穩(wěn)定，涂層無飛濺，無裂紋。
[0037]5、本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，利用鎢極氣體保護(hù)焊制備高熵合金涂層有惰性氣體保護(hù)，操作簡單，能有效防止涂層氧化。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0038]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的FeCoCrNiCuMnMo涂層的XRD圖樣。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合試驗(yàn)例及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0040]實(shí)施例1
[0041]本發(fā)明的制備髙熵合金涂層的方法，選用Q235鋼作為基片，包括以下步驟:
[0042]步驟(1):對Q235金屬基片進(jìn)行預(yù)處理:用銑床對基片表面進(jìn)行切削，去掉氧化層，直至露出金屬光澤，基片表面平整；再對基片表面用氫氧化鉀進(jìn)行清洗，清洗完畢后用清水清洗，再用酒精拭擦基片表面，并烘干備用；
[0043]步驟(2):配制涂層基料:選用純度99%以上的，細(xì)度200目的金屬Fe，Cr，Cu，Ni，Co,Mn,Mo 粉，按照 Fe:15at.%, Cr:15at.%, Cu:14at.%,Ni:14at.%, Co:14at.%，Mn:14at.%，Mo:14at.%的比例混合均勻；
[0044]向合金粉末中加入脫氧、造渣劑，所述脫氧、造渣劑的用量為合金粉末的IOwt.%，所述脫氧、造洛劑的組成為微晶白云母:20wt.%,硼砂:45wt.%,方解石:35wt.% ；
[0045]將所述合金粉末和所述脫氧、造渣劑共同裝入真空攪拌罐中攪拌24h，使其混合均勻，取出；
[0046]然后，向所述合金粉末和脫氧、造渣劑中加入有機(jī)溶液，所述有機(jī)溶劑的用量為合金粉末和脫氧、造渣劑總量的4wt.%，所述有機(jī)溶液為溶質(zhì)含量為4wt.%聚乙烯醇的酒精溶液，將所述合金粉末、所述脫氧、造渣劑和所述有機(jī)溶液混合均勻，得糊狀的涂層基料。
[0047]步驟(3):將步驟(2)中配制好的涂層基料，均勻地涂覆在經(jīng)預(yù)處理后的Q235金屬基片上，涂覆層厚度為0.5mm~2mm，表面平整；
[0048]步驟(4):在60°C的烤箱中烘烤24小時(shí)后，備用；
[0049]步驟(5):用鎢極氣體保護(hù)焊熔覆涂覆層，具體參數(shù)為:電壓15V，電流100A，焊槍移動(dòng)速度0.8~1.2mm/s，氬氣流量6L/min，弧光間隙2mm，直流正接方式。
[0050]步驟(6):清理熔覆后的涂層表面，除去涂層表面的雜質(zhì)(包括脫氧造渣劑)。
[0051]對上述實(shí)施例1制得的高熵合金涂層進(jìn)行性能分析，
[0052]硬度:采用HXD-lOOOKnoop顯微硬度儀測試涂層硬度，載荷25g，加載停留15s，測試10個(gè)點(diǎn)，求平均值，得:涂層的顯微硬度為500HVa5 ；
[0053]高溫穩(wěn)定性，經(jīng)850°C退火，重新測量涂層硬度，該涂層顯微硬度保持不變；
[0054]耐磨損性:采用瑞士 CSEM公司摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī),,以Pin-On-Disc無潤滑的方式評價(jià)涂層的耐磨損性能，載荷為2N，磨球是直徑為6mm的SiC，測得涂層的摩擦系數(shù)為0.3 ；
[0055]耐腐蝕性:選擇摩爾濃度為lmol/L的硫酸溶液，摩爾濃度為lmol/L的氫氧化鈉溶液，質(zhì)量百分含量為3.5wt.%的氯化鈉溶液作為測試溶液，將試樣浸泡100h，利用排水法測量計(jì)算樣品的密度。
[0056]根據(jù)公式⑴來計(jì)算金屬的腐蝕速率V。為了進(jìn)行比較，選用了 S304不銹鋼進(jìn)行了對比，結(jié)果如表1所示:
【權(quán)利要求】
1.制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟(1):對基片進(jìn)行預(yù)處理，使基片表面清潔平整； 步驟(2):配制涂層基料:配置高熵合金粉末并混合均勻，向合金粉末中加入有機(jī)溶液，所述有機(jī)溶液的用量為合金粉末的3~6wt.% ;將有機(jī)溶液與高熵合金粉末混合均勻，制成糊狀； 步驟(3):將步驟(2)配制的糊狀涂層基料均勻地涂覆在經(jīng)預(yù)處理后的基片上，涂覆層厚度為0.3mm~6_ ； 步驟(4):將步驟(3)中處理后的涂覆層和基片，在55~80°C的烤箱中烘烤20~30h ； 步驟(5):用鎢極氣體保護(hù)焊將涂覆層熔覆在基片表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(1)中所述基片為Q235鋼或鋁合金基片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述高熵合金粉末含F(xiàn)e、Ni和Co。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述高熵合金粉末為，純度在99%以上、細(xì)度200目的金屬Fe，Cr，Cu，Ni，Co，Mn，Mo粉末，合金粉末中，各組分的比例為，F(xiàn)e:5 ~20at.%，Cr:5 ~20at.%，Cu:5 ~20at.%，N1:5 ~20at.%，Co:5 ~20at.%，Mn:5 ~ 20at.%，Mo:5 ~20at.%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述有機(jī)溶劑的用量為合金粉末的4~5wt.%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(2)中，所述有機(jī)溶液為聚乙烯醇的酒精溶液或醋酸纖維素的酒精溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:所述有機(jī)溶液的溶質(zhì)含量為3~8wt.%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(2)中，向涂層基料中加入脫氧、造渣劑，所述脫氧、造渣劑的用量為涂層基料的5~15wt.%，所述脫氧、造洛劑的組成為:微晶白云母:5~45wt.%,硼砂:10~55wt.%,方解石:5~45wt.%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(3)中，涂覆層厚度為0.5~2_。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備髙熵合金涂層的方法，其特征在于:步驟(5)中，鎢極氣體保護(hù)焊的具體參數(shù)為:電壓14~18V，電流90~110A，焊槍移動(dòng)速度0.8~3mm/s，氬氣流量4~6L/min,弧光間隙I~3mm,直流正接方式。
【文檔編號】B23K9/16GK103556146SQ201310546228
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】彭佳, 顏?zhàn)硬? 劉興元 申請人:四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院