一种高耐蚀性的镍基完全非晶合金涂层的制备方法

摘要

一种高耐蚀性的镍基完全非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：以非晶合金粉末为原料，采用动力金属喷涂技术制得完全非晶涂层；所述非晶合金粉末由下述元素和不可避免的杂质组成，质量百分比：Nb 26～28；Ti5～8；Zr 9～11；Co 4～6；Cu2～4；Ni余量；所述动力金属喷涂方法制备非晶合金涂层过程中，用惰性气体作为送粉气和粉末加速气体，惰性气体的温度T为500～750K，送粉压力P为50～100psi。本发明具有很好的应用前景，提供了一种使非晶合金的优异性能得以应用的潜在方法和思路。

说明书

技术领域：

本发明涉及Ni基非晶合金，特别提供了一种制备完全非晶合金涂层的方法，以及使非晶合金的优异性能得以在工业中应用的思路。

背景技术：

自从非晶合金被发现以来，由于其独特的结构与性能，引起了人们的极大关注。尤其是20世纪90年代以来，由于具有高玻璃形成能力的大块非晶的出现，更是如此。但是，非晶合金由于不存在晶体缺陷，如晶界和位错，在变形时不像传统合金那样发生加工硬化，而会发生单一剪切带的开动，未达到屈服极限时就发生脆性断裂，造成灾难性的失效。这样，非晶合金作为结构材料的应用受到了限制，因此，非晶合金作为涂层的应用应是一个最具前景的研究方向。此外，研究发现，许多非晶合金体系具有好的耐磨耐蚀性能，这也支持了非晶合金作为表面应用的可能。近年来，人们主要用热喷涂的方法如超音速喷涂制备非晶合金涂层。但是在热喷涂过程中，总会发生晶化和氧化，因此，很难制备完全非晶涂层，从而降低了相应非晶合金的耐蚀性能，应用前景受到限制。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种高耐蚀性的镍基完全非晶合金涂层及其制备技术，该涂层在强腐蚀介质中具有高的耐蚀性，其制备技术应用前景广泛，可以为制备完全非晶合金涂层提供一种很好的方法和思路。

本发明提供了一种高耐蚀性的镍基完全非晶合金涂层的制备方法，其特征在于：以非晶合金粉末为原料，采用动力金属喷涂技术制得完全非晶涂层；

所述非晶合金粉末由下述元素和不可避免的杂质组成，质量百分比：

Nb    26～28；

Ti    5～8；

Zr    9～11；

Co    4～6；

Cu    2～4；

Ni    余量；

所述动力金属喷涂方法制备非晶合金涂层过程中，用惰性气体作为送粉气和粉末加速气体，惰性气体的温度T为500～750K，送粉压力P为50～100psi。

本发明高耐蚀性的镍基完全非晶合金涂层的制备方法中，所述非晶合金粉末用气体雾化技术制备，粒度范围＜63μm。

本发明高耐蚀性的镍基完全非晶合金涂层的制备方法中，所述惰性气体优选为氦气。

本发明镍基完全非晶合金涂层，利用了最新发展起来的具有高的玻璃形成能力(～3mm)的Ni基大块非晶合金成分。采用了最新发展起来的动力金属喷涂(Kinetic Metallization，KM)工艺，喷涂用粉末粒度为：＜25μm。由于在喷涂过程中没有晶化和氧化，粉末的完全非晶结构得到保留，涂层为完全非晶合金涂层。

动力金属喷涂技术是一种最新发展起来的制备保护涂层的技术，其特点是喷涂温度低，喷涂粉末粒子速度高，用氦气作为送粉气和粉末加速气体，从而避免了晶化和氧化，因此，它是制备完全非晶合金涂层的一种很好的潜在技术。我们利用气体雾化技术制备非晶合金粉末，然后用动力金属喷涂的方法制备完全非晶合金涂层，并充分利用具有高耐蚀性的大块非晶成分，发展工业用非晶合金涂层。

附图说明：

附图1为气体雾化制备的Ni-Nb-Ti-Zr-Co-Cu非晶合金粉末的X射线衍射及DSC结果；

附图2为动力金属喷涂(KM)制备的涂层的X射线衍射及透射电镜(TEM)结果；

附图3为涂层的截面显微(OM)图；

附图4为涂层在1kmol/m³HCl水溶液中的极化曲线。

附图5为涂层和其它几种非晶合金及铬，304不锈钢在6kmol/m³HCl水溶液中的腐蚀速率。

具体实施方式：

实施例1

首先按所需成分用真空感应熔炼的方法制得母合金，合金成分为Ni_46.99Nb_27.2Ti_7.1Zr_10.7Co_5.1Cu_2.91(wt.％)，将母合金放入雾化炉内，由气体雾化技术制备非晶合金粉末。其X射线衍射及DSC结果如图1。由图表明，粉末(＜63μm)为完全非晶态，其晶化温度约为826K。

实施例2

采用动力金属喷涂(KM)工艺制备非品合金涂层，喷涂用粉末粒度为：＜25μm。该工艺喷涂温度低，用氦气作为送粉气和粉末加速气体(T：～750k，P：50psi)。涂层的X射线衍射、透射电镜(TEM)和截面显微(OM)结果如图2、3。由图表明，涂层为完全非晶涂层。涂层结构较为致密，空隙率低。

实施例3

用电化学方法测涂层在1kmol/m³HCl水溶液中的腐蚀性能，其极化曲线如图4。并与相应的非晶带、电镀铬和不锈钢(1Cr18Ni9Ti)样品作了比较。由图可见，涂层在该溶液中有低的钝化电流密度和宽的钝化区间，预示着高的耐蚀性，其耐蚀性比非晶带微差，比电镀铬和不锈钢好很多。用失重法测涂层在6kmol/m³HCl水溶液中的腐蚀速率，并与锆基大块非晶，铁基非晶合金，相应的镍基非晶合金，304不锈钢和铬作比较，如图5。结果表明，涂层几乎和相应的非晶合金一样具有最低的腐蚀速率。

实施例4

首先按所需成分用真空感应熔炼的方法制得母合金，合金成分为Ni_47.12Nb_26.9Ti_7.15Zr_10.8Co_5.14Cu_2.89(wt.％)，将母合金放入雾化炉内，由气体雾化技术制备非晶合金粉末。采用动力金属喷涂(KM)工艺制备完全非晶合金涂层(T：～700k，P：70psi)。

实施例5

首先按所需成分用真空感应熔炼的方法制得母合金，合金成分为Ni_47.32Nb_26.7Ti_7.22Zr_10.8Co_5.05Cu_2.91(wt.％)，将母合金放入雾化炉内，由气体雾化技术制备非晶合金粉末。采用动力金属喷涂(KM)工艺制备完全非晶合金涂层(T：～650k，P：90psi)。