TWI680209B - 多元合金塗層 - Google Patents

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Abstract

本揭露內容的實施例提供一種多元合金塗層。多元合金塗層包含硬質層及複數個鎳基顆粒，鎳基顆粒分散於硬質層中。多元合金塗層的組成以下式(I)表示： Al dCo eCr gFe hNi iSi jC kO m...式(I) 其中，1＜d＜2，0.5＜e＜0.8，2＜g＜3.2，0.05＜h＜0.3，2＜i＜3，j=1，k≥0，m≥0；以及鐵佔多元合金塗層的組成的重量百分比為小於3wt%。

Description

多元合金塗層
本揭露內容是有關於一種多元合金塗層，特別是有關於一種具有良好抗磨損特性與韌性的六元合金塗層。
鋁製輪圈具有輕量與低耗能的優點，因此在卡車與客運等承載重量大的運輸交通工具中，已經漸漸地提高鋁製輪圈的使用量，而逐漸取代傳統的鐵製輪圈。然而，當車輛在行進時，輪圈往往要經歷各種不利的天候或地形條件，例如高溫、泥沙、或外在環境或地面上的濕氣造成的磨損與腐蝕，這都很可能造成輪圈的損壞，進而可能會導致輪圈的使用壽命降低，並提高車輛維護與使用的成本。
為了提高輪圈的使用壽命並降低維護與使用成本，需要在輪圈的表面上製作保護塗層，降低輪圈的磨損與腐蝕情形。因此，目前業者均致力於輪圈保護塗層的研究與開發。
本揭露內容是有關於一種多元合金塗層。實施例中，當多元合金塗層的組成中的元素滿足式(I)的原子比例，且鐵佔多元合金塗層的組成的重量百分比為小於3wt%時，多元合金塗層可具有良好的抗磨損特性及良好的韌性。
根據本揭露內容之一實施例，提出一種多元合金塗層。多元合金塗層包含硬質層及複數個鎳基顆粒，鎳基顆粒分散於硬質層中。多元合金塗層的組成以下式(I)表示： Al dCo eCr gFe hNi iSi jC kO m...式(I) 其中，1＜d＜2，0.5＜e＜0.8，2＜g＜3.2，0.05＜h＜0.3，2＜i＜3，j=1，k≥0，m≥0；以及鐵佔多元合金塗層的組成的重量百分比為小於3wt%。
本揭露內容之實施例中，當多元合金塗層的組成中的元素滿足式(I)的原子比例，且鐵佔多元合金塗層的組成的重量百分比為小於3wt%時，多元合金塗層可具有良好的抗磨損特性及良好的韌性。以下詳細敘述本揭露內容之實施例。實施例所提出的細部結構、組成及製程步驟為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些結構、組成及製程步驟加以修飾或變化。
根據本揭露內容之實施例，以下提出一種多元合金塗層。根據本揭露內容之實施例，多元合金塗層可應用於作為輪圈的保護塗層，例如是汽機車的鋁製輪圈的保護塗層。
根據本揭露內容之實施例，多元合金塗層的組成以下式(I)表示： Al dCo eCr gFe hNi iSi jC kO m...式(I) 其中，1＜d＜2，0.5＜e＜0.8，2＜g＜3.2，0.05＜h＜0.3，2＜i＜3，j=1，k≥0，m≥0，且鐵佔多元合金塗層的組成的重量百分比為小於3wt%。
根據本揭露內容之實施例，當多元合金塗層的組成中的元素滿足以上式(I)的成分與原子比例，且鐵滿足上述的重量百分比時，多元合金塗層可具有良好的抗磨損特性及良好的韌性。
一些實施例中，鐵佔多元合金塗層的組成的重量百分比例如是大於2wt%且小於2.5wt%。根據本揭露內容之一些實施例，多元合金塗層中具有大於2wt%且小於2.5wt%的鐵含量，因此本揭露內容的多元合金塗層並非傳統的高熵合金，而仍具有與高熵合金可匹配的高硬度與高韌性的特性。
一些實施例中，鐵佔多元合金塗層的組成的原子百分比例如是小於3at%。一些實施例中，鐵佔多元合金塗層的組成的原子百分比例如是大於1at%且小於2at%。
一些實施例中，鎳佔多元合金塗層的組成的重量百分比例如是大於30wt%。根據本揭露內容之一些實施例，多元合金塗層中具有大於30wt%的鎳含量，因此有助於提高多元合金塗層的韌性。
一些實施例中，鎳佔多元合金塗層的組成的原子百分比例如是小於35at%。一些實施例中，鎳佔多元合金塗層的組成的原子百分比例如是大於15at%且小於25at%。
一些實施例中，鋁佔多元合金塗層的組成的重量百分比例如是大於9wt%。根據本揭露內容之一些實施例，多元合金塗層中具有大於9wt%的鋁含量，因此有助於提高多元合金塗層的韌性。
一些實施例中，在式(I)中，2.5＜k＜4，0.05＜m＜0.5。換言之，一些實施例中，多元合金塗層的組成中，相對於1原子比例的矽，碳的原子比例例如是大約大於2.5至小於4，氧的原子比例例如是大約大於0.05至小於0.5。
一些實施例中，碳佔多元合金塗層的組成的重量百分比例如是大於0wt%且小於9wt%。一些實施例中，碳佔多元合金塗層的組成的重量百分比例如是大於8wt%且小於9wt%。
一些實施例中，氧佔多元合金塗層的組成的重量百分比例如是大於0wt%且小於9wt%。一些實施例中，氧佔多元合金塗層的組成的重量百分比例如是大於0wt%且小於2wt%。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可包含非晶相碳化物。舉例而言，本揭露內容之多元合金塗層的製造方法中，例如是先將具有製備好的合金混合物以例如氣體噴霧化製程製作出多元合金粉體，接著再將多元合金粉體經由例如高速火焰(high velocity oxygen fuel，HVOF)熔射製程而噴塗在基板上，而形成多元合金塗層。根據本揭露內容之實施例，並不限於以高速火焰熔射(HVOF)製程將多元合金粉體噴塗在基板上以形成多元合金塗層，也可經由火焰熔射(flame spray)、電漿熔射(plasma spray)與電弧熔射(Arc spray)等熱熔射製程形成本揭露內容之多元合金塗層。
形成的多元合金塗層的組成中所包含的碳可能是在進行高速火焰熔射(HVOF)製程時引入的碳雜質，並進而形成非晶相碳化物，且此種方式形成的碳化物不具有強化相(reinforcing phase)的特性。換言之，一些實施例中，多元合金塗層的組成不包含結晶性碳化物。舉例而言，多元合金塗層的組成不包含高硬度的碳化矽，例如結晶性碳化矽。
目前的技術中，經常採用添加硬質陶瓷材料或高硬度的結晶性碳化物在合金材料中，例如是碳化矽材料，作為強化材料(reinforcing material)，以增加合金材料的硬度。相對而言，根據本揭露內容之一些實施例，多元合金塗層的組成中的元素滿足前述之式(I)的原子比例，且鐵滿足上述的重量百分比時，多元合金塗層的組成可不包含結晶性碳化物之類的強化材料，便可具有良好的抗磨損特性及良好的韌性。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可實質上不包含鈮(Nb)。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可實質上不包含銅(Cu)。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可實質上不包含錳(Mn)。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可實質上不包含鎢(W)。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可實質上不包含硼(B)。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可實質上不包含鉬(Mo)。
一些實施例中，多元合金塗層的組成可實質上不包含鈦(Ti)。
需注意的是，本揭露內容之技術領域內具有通常知識者皆明白，基於各個元素之起始物的選用，所製成的多元合金塗層的組成中，除了預定的元素及其重量百分比之外，尚可能存有微量原本存在於起始物中的其他雜質元素。換言之，一些實施例中，本揭露內容之多元合金塗層中可包含來自起始物的雜質中的非常微量的前述的鈮(Nb)、銅(Cu)、錳(Mn)、鎢(W)、硼(B)、鉬(Mo)及/或鈦(Ti)。
一些實施例中，多元合金塗層的孔隙率例如是0.1%～2%。一些實施例中，多元合金塗層的孔隙率例如是0.1%～1%。舉例而言，一些實施例中，塗佈在鋁基板上的多元合金塗層的孔隙率例如是約1.04%，塗佈在304不銹鋼基板上的多元合金塗層的孔隙率例如是約0.78%，塗佈在Inconel 718(代號In718)鎳基合金基板上的多元合金塗層的孔隙率例如是約0.89%。
一些實施例中，多元合金塗層的維氏硬度值為約680Hv 0.1～800Hv 0.1。舉例而言，一些實施例中，塗佈在鋁基板上的多元合金塗層的維氏硬度值例如是約757.4±159Hv 0.1，塗佈在304不銹鋼基板上的多元合金塗層的維氏硬度值例如是約745.2±120Hv 0.1，塗佈在In718鎳基合金基板上的多元合金塗層的維氏硬度值例如是約653.8±126Hv 0.1。
一些實施例中，多元合金塗層的厚度例如是約50微米(μm)至約500微米。
根據本揭露內容之實施例，多元合金塗層可形成於鋁基基板、鈷基基板、鎳基基板、及/或銅基基板上。舉例而言，可以經由熱噴塗製程將本揭露內容之實施例的多元合金塗層形成於前述的基板上，並且具有良好的塗佈特性。
第1A圖是根據本揭露內容之一些實施例的多元合金塗層100的示意圖，第1B圖是根據本揭露內容之實施例的多元合金塗層的電子顯微鏡照片。
一些實施例中，如第1A～1B圖所示，多元合金塗層100的結構可進一步包含硬質層110及鎳基顆粒120，鎳基顆粒120分散於硬質層110中。
一些實施例中，硬質層110相對於鎳基顆粒120的重量比例例如是65：35至90：10。
一些實施例中，鎳基顆粒120佔多元合金塗層100的體積百分比例如是大於9vol.%。
一些實施例中，硬質層110的組成可以下式表示： Al d1Co e1Cr g1Fe h1Ni i1Si j1C k1O m1...式(II) 其中，0＜d1＜2，0.5＜e1＜0.8，2＜g1＜6，0.05＜h1＜0.3，2＜i1＜3，j1=1，2＜k1＜4，0.1＜m1＜0.7。
根據本揭露內容之一些實施例，硬質層110具有如以上式(II)所示的組成，因此具有高硬度，並且具有良好的抗磨損特性。
一些實施例中，鉻佔硬質層110的組成的重量百分比例如是大於50wt%。一些實施例中，鉻佔硬質層110的組成的重量百分比例如是大於55wt%。
根據本揭露內容之一些實施例，硬質層110中具有大於50wt%的鉻含量，或者具有大於55wt%的鉻含量，因此有助於大幅提高硬質層110的硬度及抗磨損特性，進而使得多元合金塗層100可具有優異的抗磨損特性。
一些實施例中，鎳基顆粒120的組成可以下式表示： Al d2Ni i2C k2O m2...式(III) 其中，0＜d2＜0.007，i2=2，0.3＜k2＜0.4，0.01＜m2＜0.02。
根據本揭露內容之一些實施例，鎳基顆粒120具有如以上式(III)所示的組成，因此鎳基顆粒120分散於硬質層110中可增進多元合金塗層100的韌性。
一些實施例中，鎳佔鎳基顆粒120的組成的重量百分比例如是大於85wt%。一些實施例中，鎳佔鎳基顆粒120的組成的重量百分比例如是大於90wt%。
根據本揭露內容之一些實施例，鎳基顆粒120中具有大於85wt%的鎳含量，或者具有大於90wt%的鎳含量，因此鎳基顆粒120具有相當高的韌性，因此鎳基顆粒120分散於硬質層110中可使得多元合金塗層100同時具有優異的抗磨損特性及韌性。
一些實施例中，碳佔鎳基顆粒120的組成的重量百分比例如是大於4wt%。一些實施例中，碳佔鎳基顆粒120的組成的重量百分比例如是大於5wt%。
以下就本揭露內容的實施例作進一步說明。以下列出實施例的多元合金塗層與比較例的塗層的組成及特性結果，以說明本揭露內容之多元合金塗層的特性。然而以下之實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本揭露內容實施之限制。
實施例1(E1)之多元合金塗層的組成如表1所示，其中各元素的比例以佔整體塗層的重量百分比(wt%)及原子百分比(at%)表示，並列出組成中的各個元素之間的原子比。
表1
多元合金塗層整體 硬質層 鎳基顆粒
wt% at% 原子比 wt% at% 原子比 wt% at%
C 8.46 26.15 3.54 5.11 17.27 2.17 5.15 20.78
O 1.15 2.67 0.36 2.10 5.33 0.67 0.31 0.92
Al 10.08 13.88 1.88 4.76 7.17 0.90 0.25 0.46
Si 5.59 7.39 1.00 5.50 7.95 1.00 0 0
Cr 31.67 22.63 3.06 57.76 45.11 5.67 0 0
Fe 2.09 1.39 0.19 1.62 1.18 0.15 0 0
Co 9.09 5.73 0.78 8.00 5.51 0.69 0 0
Ni 31.87 20.16 2.73 15.15 10.48 1.32 94.29 77.84
比較例1(C1)之多元合金塗層的組成如表2所示，其中各元素的比例以佔整體塗層的原子百分比(at%)表示。
表2
Al Co Cr Fe Ni Si Mo
at% ＜0.5 大於0.5且小於1 大於0.7且小於1 大於0.6且小於1 1 0 大於0.4且小於0.7
比較例2(C2)是鈷鉻鋁釔(CoCrAlY)/氧化鋁(Al 2O 3)粉體經由高速火焰熔射(HVOF)製程製作的含金屬氧化物之鈷基四元合金塗層，比較例3(C3)是碳化鉻-鎳鉻(Cr 3C 2-NiCr)/碳化矽-鎳(SiC-Ni)粉體經由高速火焰熔射(HVOF)製程製作的含碳化物之合金塗層，比較例4(C4)是鋁金屬塊材。比較例7-I～7-III(C7-I～C7-III)為具有不同於實施例1(E1)之元素比例之鐵鎳鈷鉻鋁矽(FeNiCoCrAlSi)六元合金塊材，且其中各元素含量在3~35 wt.%之案例，其中在三者中，比較例7-I(C7-I)具有最高的鋁含量，比較例7-II(C7-II)次之，而比較例7-III(C7-III)具有最低的鋁含量。
對實施例1(E1)和比較例1～4、7-I～7-III (C1～C4、C7-I～C7-III)進行落砂磨耗試驗，其中施力為13牛頓，落砂速度為300～400克/分鐘，塗佈在基板上的E1及C1～C3和C7-I～C7-III的塗層厚度均為200微米，C4是鋁金屬塊材。請參照第2A圖～第2B圖，其繪示根據本揭露內容之實施例與比較例的塗層之重量損失相對於熱處理時間的關係。
如第2A圖所示，比較例1(C1)的六元合金塗層與本揭露內容之實施例的組成及比例均不同，例如比較例1(C1)的六元合金塗層包含鉬但不包含矽，其磨耗至裸露出基板的時間最短，僅約90秒。並且，比較例1(C1)的磨耗損失體積也高達57.15～63.84立方毫米(mm 3)，顯示比較例1(C1)的六元合金塗層具有相當差的抗磨損特性。
如第2A圖所示，比較例4(C4)的鋁金屬塊材的磨耗至無法再研磨下去所需要的時間僅約290秒，顯示鋁金屬本身具有不良的抗磨損特性。
如第2A圖所示，比較例2(C2)的含金屬氧化物之鈷基四元合金塗層的磨耗至裸露出基板的時間也相當短，僅約300秒，顯示包含金屬氧化物的鈷基四元合金塗層仍具有不良的抗磨損特性。
如第2A圖所示，比較例3(C3)的含碳化物之四元合金塗層的磨耗至裸露出基板的時間比起比較例2(C2)有所進步，但仍僅約1140秒，顯示即使添加硬化材料(例如是碳化物)的四元合金塗層仍無法提供良好的抗磨損特性。
如第2B圖所示，比較例7-I～7-III(C7-I～C7-III)雖然與本揭露內容之實施例的六元合金同樣是鐵鎳鈷鉻鋁矽(FeNiCoCrAlSi)六元合金，但比較例7-I～7-III(C7-I～C7-III)具有不同於實施例1(E1)的元素比例，因此比較例7-I～7-III的塗層的磨耗至裸露出基板的時間最長僅達到約1200秒。並且，當六元合金組成中的鋁含量越多(例如比較例7-I的鋁含量在此三者中為最高)，則磨耗至裸露出基板的時間則隨之大幅縮短，例如比較例7-I(C7-I)的塗層的磨耗至裸露出基板的時間僅約600秒，顯示即使具有相同的元素類型但不具有本揭露內容之實施例的元素組成比例時，此些比較例的六元合金塗層仍無法提供良好的抗磨損特性。
如第2A圖所示，實施例1(E1)的磨耗至裸露出基板的時間最長，長達1620秒，且磨耗損失體積也最少，僅27.16～34.06立方毫米(mm 3)，顯示本揭露內容之實施例的多元金屬塗層具有良好的抗磨損特性。
對實施例1(E1)和比較例2和5(C2、C5)進行高溫穩定性測試，其中比較例2(C2)的組成如前所述，比較例5(C5)是SKD61鋼材。將鋁塊材分別置放在實施例1(E1)和比較例2(C2)的合金塗層以及比較例5(C5)的塊體上，接著將這三種試片一起在700°C加熱30分鐘後，分別將放置於3種試片上燒過之鋁塊材移開，並分別觀察實施例1(E1)與比較例2(C2)此兩個塗層與比較例5(C5)的塊體表面的熱擴散表現。請參照第3圖，其呈現根據本揭露內容之實施例與比較例的合金塗層與塊體經高溫處理後的樣貌，其中左邊的兩張照片呈現2種燒過之鋁塊材與實施例1(E1)與比較例2(C2)的塗層的試片外觀，照片中的左側物品為合金塗層，右側物品為移開來的燒過之鋁塊材；而最右邊照片為燒過之鋁塊材與比較例5(C5)的SKD61試片的外觀，照片中的左側物品為SKD61試片塊材外觀，右側物品為移開來的燒過之鋁塊材。
如第3圖所示，高溫處理之後，比較例2(C2)的含金屬氧化物之鈷基四元合金塗層表面產生氣泡，顯示其表面與鋁塊材之間發生明顯的熱擴散，比較例2(C2)的鈷基四元合金塗層的表面的高溫熱穩定性較為不佳。
如第3圖所示，高溫處理之後，比較例5(C5)的SKD61鋼材的表面產生明顯的凹陷，顯示其表面與鋁塊材之間的熱擴散對其表面產生嚴重的破壞，因此比較例5(C5)的SKD61鋼材具有較差的高溫熱穩定性。
如第3圖所示，高溫處理之後，實施例(E1)的多元金屬塗層表面沒有發生因為熱擴散產生的沾黏現象，其表面仍保持完好的型態，顯示本揭露內容之實施例的多元金屬塗層具有良好的高溫穩定性。
請參照第4A圖～第4B圖，第4A圖呈現根據本揭露內容之實施例的多元合金塗層與塊材經維氏硬度試驗後的樣貌，第4B圖呈現根據本揭露內容之比較例的多元合金塗層與塊材經維氏硬度試驗後的樣貌。實施例1(E1)的塗層、實施例2(E2)的塊材和比較例6～11(C6~C11)的塊材的維氏硬度試驗測試結果如表3所示。
對實施例1(E1)的塗層、實施例2(E2)的塊材和比較例6至11(C6~C11)塊材進行維氏硬度試驗，測試條件為荷重1公斤力(kgf)，維持時間25秒(表示為Hv 1)；以及測試條件為荷重0.1公斤力(kgf) ，也維持時間25秒(表示為Hv 0.1)。比較例6(C6)及實施例2(E2)的塊材尺寸約為5～6公分。比較例6(C6)為具有不同於實施例1(E1)元素比例之鐵鎳鈷鉻鋁矽(FeNiCoCrAlSi)六元合金塊材，且其中各元素含量在3~35 wt.%之案例，比較例7-III(C7-III)是與比較例6(C6)具有相同元素組成與比例之鐵鎳鈷鉻鋁矽(FeNiCoCrAlSi)六元合金塗層。實施例2(E2)則為同實施例1(E1)具有相同元素比例之鐵鎳鈷鉻鋁矽(FeNiCoCrAlSi)六元合金塊材，且其中Fe低於3 wt.%之案例。可以看出實施例1(E1)與實施例2(E2)均無裂紋，代表無論由塗層或塊材製作，根據本揭露內容之實施例的元素成分及比例能保有合金材料之高硬度與韌性。
比較例8(C8)是鐵鎳鈷鉻鋁(FeNiCoCrAl)五元合金塊材，其中相對於1原子比例的鎳，而鐵、鈷、鉻和鋁的原子比例均為大於0.4至小於0.5。比較例9(C9)也是鐵鎳鈷鉻鋁 (FeNiCoCrAl)五元合金塊材，然而其中各個元素的原子比例均為1。比較例10(C10)是鐵鎳鈷鉻鋁矽(FeNiCoCrAlSi)六元合金塊材，其中各個元素的原子比例均為1。比較例11(C11)是鐵鎳鈷鉻鋁矽鈦(FeNiCoCrAlSiTi)七元合金塊材，其中各個元素的原子比例均為1。比較例8(C8)與比較例9(C9)之五元合金塊材雖然韌性高但硬度不足，而比較例10(C10)與比較例11(C11)之六元與七元合金塊材，則因過高硬度而失去韌性。因此，從比較例8～11(C8~C11)的結果，也證明本揭露內容之實施例1(E1)與實施例2(E2之元素組成及比例具有合金獨特性質，並能保有合金材料之高硬度與韌性。
表3
E1 E2 C6 C7-III C8 C9 C10 C11
L1 (μm) a ~57.5 ~47 ~44 ~59.6 ~80 ~60 ~46 ~40
L2 (μm) b 10.71~50.77 0 11.76~14.77 28.74~ 90.02 0 0 7.51~ 17.6 31~44
Hv 1 c 615 906 1049 591 291 610 1024 1026
Hv 0.1 c 752 768.8 829 760.9 327.3 422.4 846.3 984.1
K IC d 2.25 NA 3.30 1.16 NA NA 3.30 1.81
aL1：菱形壓痕的對角線長度(μm); bL2：劈裂的裂紋長度(μm); cHv：維氏硬度； dK IC(MPa×m 0.5，以Al 2O 3彈性常數E=200GPa來計算)
如表3所示，比較例8(C8)的五元合金塊材雖不具有劈裂裂痕，但硬度太低，因此無法提供良好的抗磨損特性。並且，如表3所示，比較例11(C11)的七元合金塗層雖具有高硬度，但劈裂的裂紋長度過長，且破裂韌性值過低，無法提供良好的韌性。
如第4B圖和表3所示，比較例7-III(C7-III)的多元合金塗層的劈裂長度大約是28.74~90.02微米，菱形壓痕的對角線長度D1大約是59.6微米。而如第4A圖和表3所示，實施例1(E1)的多元合金塗層的劈裂長度大約是10.71~50.77微米，菱形壓痕的對角線長度大約是57.5微米，且具有相對較高的維氏硬度值與破裂韌性，顯示本揭露內容之實施例的多元金屬塗層同時具有良好的抗磨損特性與韌性。
此外，表4和表5進一步列出實施例1(E1)與比較例8和11~12(C8、C11~12)的其他特性的量測結果，其中比較例8(8C8)的組成與比較例11(C11)的組成如前所述，比較例12(C12)是304SS鋼材。
表4
E1 C8 C11 C12
水接觸角度) 97 90.7 94.1 85.9
表5
E1 C8 C11 C12
腐蝕電流(A/cm 2) 4.26E-08 1.05E-07 4.23E-08 2.38E-07
腐蝕電位(V) -0.206 -0.262 -0.282 -0.240
如表4所示，與比較例8和11~12(C8、C11~12)相比，本揭露內容之實施例1(E1)的多元金屬塗層具有最高的水接觸角，因此具有較為疏水的表面。
如表5所示，與比較例8和11~12(C8、C11~12)相比，本揭露內容之實施例1(E1)具有次低的腐蝕電流與最大的腐蝕電壓(電壓越趨於正值)，因而具有較佳的抗蝕性。
第5A圖～第5E圖繪示根據本揭露內容之實施例與比較例的塗層之熱分析的結果。其中實施例1為前述的實施例1(E1)之塗層，比較例13(C13)是鈷鉻鋁釔(CoCrAlY)四元合金。
如第5D圖～第5E圖所示，比較例13(C13)的四元合金僅在惰性氣體環境(氬氣)下才能測得1269°C的熔點，當比較例13(C13)的四元合金在空氣下進行熱分析時，在大約1200°C便開始急速氧化而無法測得確切的熔點，顯示比較例13(C13)的四元合金在空氣中不具有良好的耐高溫特性。
相對而言，如第5A圖～第5C圖所示，實施例(E1)的多元金屬塗層在空氣下或惰性氣體環境(氬氣及氮氣)下均測得確切的高熔點數值，均為約1350°C，顯示本揭露內容之實施例的多元金屬塗層具有良好的耐高溫特性。
雖然本揭露內容以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露內容。本揭露內容所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本揭露內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧多元合金塗層
110‧‧‧硬質層
120‧‧‧鎳基顆粒
D1、L1、L2‧‧‧長度
為讓本揭露內容之特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉不同實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下： 第1A圖是根據本揭露內容之實施例的多元合金塗層的示意圖。 第1B圖是根據本揭露內容之實施例的多元合金塗層的電子顯微鏡照片。 第2A圖～第2B圖繪示根據本揭露內容之實施例與比較例的塗層之重量損失相對於熱處理時間的關係。 第3圖呈現根據本揭露內容之實施例與比較例的合金塗層經高溫處理後的樣貌。 第4A圖呈現根據本揭露內容之實施例的多元合金塗層與塊材經維氏硬度試驗後的樣貌。 第4B圖呈現根據本揭露內容之比較例的多元合金塗層與塊材經維氏硬度試驗後的樣貌。 第5A圖～第5E圖繪示根據本揭露內容之實施例與比較例的塗層之熱分析的結果。

Claims (13)

  1. 一種多元合金塗層，包括： 一硬質層；以及 複數個鎳基顆粒，分散於該硬質層中，其中該多元合金塗層的組成以下式(I)表示： Al dCo eCr gFe hNi iSi jC kO m…式(I) 其中，1＜d＜2，0.5＜e＜0.8，2＜g＜3.2，0.05＜h＜0.3，2＜i＜3，j=1，k≥0，m≥0；及 其中，鐵佔該多元合金塗層的組成的重量百分比為小於3wt%。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中鎳佔該多元合金塗層的組成的重量百分比為大於30wt%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中鋁佔該多元合金塗層的組成的重量百分比為大於9wt%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中2.5＜k＜4，0.05＜m＜0.5。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中碳佔該多元合金塗層的組成的重量百分比為大於0wt%且小於9wt%。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中氧佔該多元合金塗層的組成的重量百分比為大於0wt%且小於9wt%。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中該多元合金塗層的組成包括非晶相碳化物。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中該硬質層相對於該些鎳基顆粒的重量比例為65：35至90：10。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中鎳佔該些鎳基顆粒的組成的重量百分比為大於85wt%。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中碳佔該些鎳基顆粒的組成的重量百分比為大於4wt%。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中鉻佔該硬質層的組成的重量百分比為大於50wt%。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中該些鎳基顆粒佔該多元合金塗層的體積百分比為大於9vol.%。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之多元合金塗層，其中該多元合金塗層的孔隙率為0.1%～2%。
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