铬镍共渗涂层及其制备方法、应用与流程

专利2026-01-24  4


本公开属于材料表面涂层,具体涉及一种铬镍共渗涂层及其制备方法、应用。


背景技术:

1、金属工件最常用的防腐方法是通过物理、化学或电化学的金属表面处理工艺在金属表面覆盖上金属、非金属或金属-非金属复合膜作为保护层,以阻止或减缓金属与所接触介质之间的化学反应。相关的金属表面处理技术包括热喷涂、电镀、热扩渗、表面磷化处理、金属或非金属涂层等,通过在工件表面构建涂层以使材料表面的成分、组织、结构发生变化,提高表面性能,提高工件的耐腐蚀与耐磨损性能,延长工件使用寿命。

2、其中,热扩渗技术是用加热扩散的方式使欲渗金属或非金属元素渗入金属工件的表面,从而形成表面合金层的工艺。共渗是热扩渗技术应用最广泛的一种处理工艺,通过一次加热扩散,使多种元素同时渗入工件表层。共渗的出现,吸收了各种单元渗的优点,通过元素的配合弥补了单元渗的不足之处,使工件表面可以获得更好的综合性能。

3、目前,已有金属元素为主的共渗、非金属元素为主的共渗和稀土共渗等,例如,在高温合金工件表面铝铬共渗,形成致密氧化膜的元素涂层,利用其氧化物在高温条件下稳定的物化特性,提高工件的使用寿命,但当前大部分金属工件共渗采用的是固体法,需要多种金属元素以及催化剂等组分复配,共渗时间长,实验要求高,且形成的涂层附着力较差,厚度小,需要多次涂覆才能达到所需厚度,适用范围较窄,尤其对于高碳钢及高合金钢等金属工件来,在元素扩散过程中,由于cr或al、fe扩散速度不相同,存在原子扩散的柯肯达尔效应,在cr或al扩散的同时伴随着空洞的出现,导致涂层内有大量孔隙,涂层不致密,脆性增大,甚至还会引起涂层脱落,严重影响使用性能。其次,也有采用气体法,将氧化铝、铬粉、铝粉以及氯化铵组成铝铬共渗剂,将铬铝共渗剂与零件放入至坩埚中,在氩气气氛下加热,以得到含有铝铬涂层的零件,这种方法需要在真空环境下进行,且需要严格控制制备过程。此外,也有采用中性盐浴铬铝共渗,由氯化钠、氯化钡、氟化钠、铝粉、铬粉组成共渗剂,将共渗剂装入坩埚中,并将装有盐浴铬铝共渗剂的坩埚放入电阻炉中加热,之后将试样放入配备好的铬铝共渗盐浴内使试样的主要工作面尽量保持与盐浴流动方向垂直,保温4h后取出油淬,即在镍基高温合金表面制得铬铝共渗层,这种方法保温时间较长,对试样的放置位置要求较高,形成的涂层厚度较薄,仅为20μm左右,耐蚀耐磨效果较差。


技术实现思路

1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提供一种铬镍共渗涂层及其制备方法、应用。

2、本公开的一方面,提供一种铬镍共渗涂层的制备方法,所述

3、制备方法包括:

4、对金属工件进行表面预处理;

5、对预处理后的金属工件进行喷丸处理;

6、将铬镍共渗料浆一次涂覆在喷丸处理后的金属工件表面,经烘干固化、烧结处理,在金属工件表面得到铬镍共渗涂层;其中,

7、所述铬镍共渗料浆包括固相组分和液相组分;所述固相组分包括铬粉、镍粉、氧化铝以及氧化铬,所述液相组分包括al(h2po4)3、水玻璃、碘化铵、氧化铬以及氧化镁。

8、可选地,所述固相组分与所述液相组分的固液比为10:(1~5)。

9、可选地,按照质量百分比计,所述固相组分包括:

10、50~80%的铬粉;

11、1~10%的镍粉;

12、10~20%的氧化铝;

13、0~20%的氧化铬;

14、以上各固相组分的质量百分比之和为100%。

15、可选地,所述铬粉、镍粉、氧化铝以及氧化铬在转速为350~400r/min的条件下,球磨6~24h,得到固相组分。

16、可选地,按照质量百分比计,所述液相组分包括:

17、10~30%的al(h2po4)3;

18、15~25%的水玻璃;

19、5~10%的碘化铵;

20、10~40%氧化铬;

21、15~35%的氧化镁;

22、以上各液相组分的质量百分比之和为100%。

23、可选地,在金属工件表面涂覆的铬镍共渗料浆的涂覆厚度为0.1~1.0mm。

24、可选地,在喷丸处理中,喷丸颗粒直径为0.1~1.0mm,喷丸压力为0.5~2.0mpa,喷丸时间为10~30min。

25、可选地,对涂覆有铬镍共渗料浆的金属工件经烘干固化、烧结处理,包括:

26、将涂覆有铬镍共渗料浆的金属工件在60~85℃下预烘干5~30min,然后在100~160℃下烘干30~60min,最后在250~300℃下中温固化20~60min;

27、将烘干固化后的金属工件在500~650℃下烧结处理5~30min。

28、本公开的另一方面,提出一种铬镍共渗涂层,根据前文记载的所述制备方法制得。

29、本公开的另一方面,提出一种铬镍共渗涂层的应用,采用前文记载的铬镍共渗涂层应用在碳钢、奥氏体钢及高温合金的金属工件表面。

30、本公开提供一种铬镍共渗涂层及其制备方法、应用。其中,制备方法包括:对金属工件进行表面预处理;对预处理后的金属工件进行喷丸处理;将铬镍共渗料浆一次涂覆在喷丸处理后的金属工件表面,经烘干固化、烧结处理,在金属工件表面得到铬镍共渗涂层;其中,所述铬镍共渗料浆包括固相组分和液相组分;所述固相组分包括铬粉、镍粉、氧化铝以及氧化铬,所述液相组分包括al(h2po4)3、水玻璃、碘化铵、氧化铬以及氧化镁。该涂层适用于各类表面需要强化的金属工件,包括碳钢、奥氏体不锈钢以及高温合金等工件,应用范围广、实用性极强,该涂层具有很强的附着性,可进一步提高金属工件的抗高低温腐蚀性和抗蒸汽氧化性。



技术特征:

1.一种铬镍共渗涂层的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述固相组分与所述液相组分的固液比为10:(1~5)。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,按照质量百分比计,所述固相组分包括:

4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述铬粉、所述镍粉、所述氧化铝以及所述氧化铬在转速为350~400r/min的条件下,球磨6~24h,得到固相组分。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,按照质量百分比计,所述液相组分包括:

6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法,其特征在于,在金属工件表面涂覆的铬镍共渗料浆的涂覆厚度为0.1~1.0mm。

7.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法,其特征在于,在喷丸处理中,喷丸颗粒直径为0.1~1.0mm,喷丸压力为0.5~2.0mpa,喷丸时间为10~30min。

8.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法,其特征在于,对涂覆有铬镍共渗料浆的金属工件经烘干固化处理与烧结处理,包括:

9.一种铬镍共渗涂层,其特征在于,所述铬镍共渗涂层采用权利要求1至8任一项所述的制备方法制得。

10.一种铬镍共渗涂层的应用,其特征在于,采用权利要求9所述的铬镍共渗涂层应用在碳钢、奥氏体钢或高温合金的金属工件表面。


技术总结
本公开提供一种铬镍共渗涂层及其制备方法、应用。其中,制备方法包括:对金属工件进行表面预处理;对预处理后的金属工件进行喷丸处理;将铬镍共渗料浆一次涂覆在喷丸处理后的金属工件表面,经烘干固化、烧结处理,在金属工件表面得到铬镍共渗涂层;其中,所述铬镍共渗料浆包括固相组分和液相组分;所述固相组分包括铬粉、镍粉、氧化铝以及氧化铬,所述液相组分包括Al(H<subgt;2</subgt;PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;、水玻璃、碘化铵、氧化铬以及氧化镁。该涂层适用于各类表面需要强化的金属工件,包括碳钢、奥氏体不锈钢以及高温合金等工件,应用范围广、实用性极强,并且涂层具有很强的附着性,可提高金属工件的抗高低温腐蚀性和抗蒸汽氧化性。

技术研发人员:雷中辉,鲁金涛,宋友亚,黄锦阳,赵文玮,胡新元,张醒兴,李军庆,王鹏,袁勇
受保护的技术使用者:华能湖南岳阳发电有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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