CN115584426B - 一种高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于合金材料的制备技术领域，具体涉及一种高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层及其制备方法。本发明的高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层，按照重量百分比计，所述合金涂层包括以下含量的组分：W 20～40％、Ni 5～20％、Cu 10～30％、Ti 5～20％、Fe1～10％、Zn 5～10％、Mo 2～10％、Sn 0.1～5％、Pd 2～5％。本发明以钨为原料之一，充分利用了钨所具有的特性，所得到的材料可有效解决金属防护及废料再生利用，可用于电子封装，燃油电厂及发电厂等。本发明的材料可用于军工业、石化行业，与电力行业。
Description
技术领域
本发明属于合金材料的制备技术领域，具体涉及一种高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层及其制备方法。
背景技术
钨是极为重要的国家战略资源，以钨为基础元素的复合材料广泛应用于军、工、民业。钨铜合金具良好的高耐焊性以及高抗热等性能。然而，科技的发展使得服役情况越来越复杂，对于材料的使用性能要求也越来越高。随着合金制备手段的提高，基于功能材料的使用正在突破以往的技术瓶颈。钨铜合金涂层不仅可以降低蒸汽结垢率，同时在金属设备的表面形成钝化膜延长设备的生命周期。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层及其制备方法。本发明的材料可有效解决金属防护及废料再生利用，可用于电子封装，燃油电厂及发电厂等。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提供了一种高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层，按照重量百分比计，所述合金涂层包括以下含量的组分：W 20～40％、Ni 5～20％、Cu 10～30％、Ti 5～20％、Fe 1～10％、Zn 5～10％、Mo 2～10％、Sn 0.1～5％、Pd 2～5％。
本发明的另一个方面还提供了一种高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤：
S1：将钨粉研磨并筛分；
S2：将NiCl2·6H2O溶解在甲醇中，并与Mo、Fe、W、Cu、Pd混合，将混合物干燥，得到混合物粉末；
S3：将上述混合物粉末在氢气气氛下煅烧，然后对得到的产物进行压缩，得到压缩产物；
S4：将上述压缩产物在高纯氢气气氛中高温烧结，得到熔融产物；
S5：将上述熔融产物于氢气气氛中浸润，得到钨铜合金；
S6：将上述钨铜合金与Ti、Zn、Sn、Pd粉末混合，得到钨铜合金材料；
S7：将得到的钨铜合金材料通过激光涂覆法制备得到涂层。
进一步地，步骤S1中所述钨粉研磨时间为20-24h。
进一步地，步骤S2中所述干燥温度为70-90℃。
进一步地，步骤S3中所述煅烧条件为：温度600-700℃，时间30-50min。
进一步地，步骤S4中所述烧结条件为：温度1250-1550℃，时间4-6h。
进一步地，步骤S5中所述浸润条件为：温度1200-1400℃，时间1h。
本发明带来的有益效果是：
(1)本发明首先通过活化液相烧结法制成钨铜合金，并将合金制成粉末；再采用激光涂敷法制备涂层，进而制备成高抗热阻垢除垢的合金涂层。活化液相烧结法提高合金的致密度性同时增强它的高温抵抗力；激光涂敷操作简便且制备的合金涂层硬度高，耐腐蚀性能好。该涂层涂敷在金属表面不仅可以提高设备的阻垢除垢耐腐蚀的性能而且延长了设备的生命周期。
(2)本发明以钨为原料之一，充分利用了钨所具有的特性，所得到的材料可有效解决金属防护及废料再生利用，可用于电子封装，燃油电厂及发电厂等。
(3)本发明的材料可用于军工业、石化行业，与电力行业。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
首先研磨钨粉20h并筛分。
再将氯化镍(NiCl2·6H2O)溶解在甲醇中，并与7％Mo、5％Fe、30％W、20％Cu、4％Pd混合。混合物在70℃下干燥，同时用勺子持续搅拌。干燥后的粉末在600℃的氢气气氛下加热30分钟，通过煅烧去除Cl和H2O，并将氧化镍还原为金属镍。用冷等静压机在200mpa下对所得粉末进行压缩。然后将压缩后的样品在1250℃的温度范围内进行烧结在高纯氢气气氛中加热6小时。熔融电铜对密度为78±2％的烧结骨架进行了浸润。将产物在1300℃的氢气气氛中浸润1h值得钨铜合金。最终通过机械合金工艺将钨铜合金与15％Ti、10％Zn、5％Sn、4％Pd粉末混合得到钨铜合金材料。将得到的钨铜合金材料通过激光涂覆法制备得到涂层。进而达到原子水平距离级别主元间接触，根据球磨晶相控制元素添加世界节点，过程中通入惰性气体。
实施例2
首先研磨钨粉23h并筛分。
再将氯化镍(NiCl2·6H2O)溶解在甲醇中，并与6％Mo、8％Fe、40％W、20％Cu、4％Pd混合。混合物在80℃下干燥，同时用勺子持续搅拌。干燥后的粉末在650℃的氢气气氛下加热50分钟，通过煅烧去除Cl和H2O，并将氧化镍还原为金属镍。用冷等静压机在200mpa下对所得粉末进行压缩。然后将压缩后的样品在1350℃的温度范围内进行烧结在高纯氢气气氛中加热6小时。熔融电铜对密度为78±2％的烧结骨架进行了浸润。将产物在1400℃的氢气气氛中浸润1h值得钨铜合金。最终通过机械合金工艺将钨铜合金与10％Ti、8％Zn、2％Sn、2％Pd粉末混合得到合金材料。将得到的钨铜合金材料通过激光涂覆法制备得到涂层。进而达到原子水平距离级别主元间接触，根据球磨晶相控制元素添加世界节点，过程中通入惰性气体。
实施例3
首先研磨钨粉21h并筛分。
再将等量的氯化镍(NiCl2·6H2O)溶解在甲醇中，并与8％Mo、5％Fe、40％W、28％Cu、4％Pd混合。混合物在90℃下干燥，同时用勺子持续搅拌。干燥后的粉末在700℃的氢气气氛下加热40分钟，通过煅烧去除Cl和H2O，并将氧化镍还原为金属镍。用冷等静压机在200mpa下对所得粉末进行压缩。然后将压缩后的样品在1550℃的温度范围内进行烧结在高纯氢气气氛中加热5小时。熔融电铜对密度为78±2％的烧结骨架进行了浸润。将产物在1200℃的氢气气氛中浸润1h值得钨铜合金。最终通过机械合金工艺将钨铜合金与5％Ti、5％Zn、3％Sn、2％Pd粉末混合得到合金材料。将得到的钨铜合金材料通过激光涂覆法制备得到涂层。进而达到原子水平距离级别主元间接触，根据球磨晶相控制元素添加世界节点，过程中通入惰性气体。
对比实施例1
首先通过多步球磨法将原料(Al30％、Ni 4％、Cu 20％、Ti15％、Fe 5％、Zn 10％、Mo 7％、Sn 5％、Pd 4％)破碎，再采用机械合金工艺将粉末混合，进而达到原子水平距离级别主元间接触。继续球磨挤压使其中某几种元素优先合金化，再填入其他一种或几种元素，根据球磨晶相控制元素添加世界节点，过程中通入惰性气体。合金化过程中设置多个强磁场环境，利用强磁场环境控制材料凝固组织晶相。
应用例1钨铜合金涂层的性能检测
对实施例1-3和对比实施例1得到的涂层的抗热、耐腐以及阻垢进行性能检测，结果见表1。
表1各涂层性能检测结果
| 抗热(℃) | 阻垢率(％) | 耐腐率(％) | |
| 实施例1 | 1250 | 90 | 62 |
| 实施例2 | 1350 | 87 | 61 |
| 实施例3 | 1550 | 88 | 59 |
| 对比实施例 | 120 | 70 | 50 |
由表1的结果可知，本发明的涂层其抗热、阻垢以及耐腐性能均优于对比实施例1。由此可见，本发明的合金涂层性能优越，
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同腰间的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
Claims (1)
1.一种高抗热阻垢耐腐的高熵合金涂层，其特征在于，按照重量百分比计，所述合金涂层由以下含量的组分组成：W 20~40%、Ni 5~20%、Cu 10~30%、Ti 5~20%、Fe 1~10%、Zn 5~10%、Mo 2~10%、Sn 0.1~5%、Pd 2~5%。
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