專利名稱：一種高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法
技術領域：
本發明涉及Ni基非晶合金，特別提供了一種制備完全非晶合金涂層的方法，以及使非晶合金的優異性能得以在工業中應用的思路。
背景技術：
自從非晶合金被發現以來，由于其獨特的結構與性能，引起了人們的極大關注。尤其是20世紀90年代以來，由于具有高玻璃形成能力的大塊非晶的出現，更是如此。但是，非晶合金由于不存在晶體缺陷，如晶界和位錯，在變形時不像傳統合金那樣發生加工硬化，而會發生單一剪切帶的開動，未達到屈服極限時就發生脆性斷裂，造成災難性的失效。這樣，非晶合金作為結構材料的應用受到了限制，因此，非晶合金作為涂層的應用應是一個最具前景的研究方向。此外，研究發現，許多非晶合金體系具有好的耐磨耐蝕性能，這也支持了非晶合金作為表面應用的可能。近年來，人們主要用熱噴涂的方法如超音速噴涂制備非晶合金涂層。但是在熱噴涂過程中，總會發生晶化和氧化，因此，很難制備完全非晶涂層，從而降低了相應非晶合金的耐蝕性能，應用前景受到限制。
發明內容
本發明的目的在于提供一種高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層及其制備技術，該涂層在強腐蝕介質中具有高的耐蝕性，其制備技術應用前景廣泛，可以為制備完全非晶合金涂層提供一種很好的方法和思路。
本發明提供了一種高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法，其特征在于以非晶合金粉末為原料，采用動力金屬噴涂技術制得完全非晶涂層；所述非晶合金粉末由下述元素和不可避免的雜質組成，質量百分比Nb26～28；Ti5～8；Zr9～11；Co4～6；Cu2～4；Ni余量；所述動力金屬噴涂方法制備非晶合金涂層過程中，用惰性氣體作為送粉氣和粉末加速氣體，惰性氣體的溫度T為500～750K，送粉壓力P為50～100psi。
本發明高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法中，所述非晶合金粉末用氣體霧化技術制備，粒度范圍＜63μm。
本發明高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法中，所述惰性氣體優選為氦氣。
本發明鎳基完全非晶合金涂層，利用了最新發展起來的具有高的玻璃形成能力(～3mm)的Ni基大塊非晶合金成分。采用了最新發展起來的動力金屬噴涂(Kinetic Metallization，KM)工藝，噴涂用粉末粒度為＜25μm。由于在噴涂過程中沒有晶化和氧化，粉末的完全非晶結構得到保留，涂層為完全非晶合金涂層。
動力金屬噴涂技術是一種最新發展起來的制備保護涂層的技術，其特點是噴涂溫度低，噴涂粉末粒子速度高，用氦氣作為送粉氣和粉末加速氣體，從而避免了晶化和氧化，因此，它是制備完全非晶合金涂層的一種很好的潛在技術。我們利用氣體霧化技術制備非晶合金粉末，然后用動力金屬噴涂的方法制備完全非晶合金涂層，并充分利用具有高耐蝕性的大塊非晶成分，發展工業用非晶合金涂層。
附圖1為氣體霧化制備的Ni-Nb-Ti-Zr-Co-Cu非晶合金粉末的X射線衍射及DSC結果；附圖2為動力金屬噴涂(KM)制備的涂層的X射線衍射及透射電鏡(TEM)結果；附圖3為涂層的截面顯微(OM)圖；附圖4為涂層在1kmol/m3HCl水溶液中的極化曲線。
附圖5為涂層和其它幾種非晶合金及鉻，304不銹鋼在6kmol/m3HCl水溶液中的腐蝕速率。
具體實施例方式實施例1首先按所需成分用真空感應熔煉的方法制得母合金，合金成分為Ni46.99Nb27.2Ti7.1Zr10.7Co5.1Cu2.91(wt.％)，將母合金放入霧化爐內，由氣體霧化技術制備非晶合金粉末。其X射線衍射及DSC結果如圖1。由圖表明，粉末(＜63μm)為完全非晶態，其晶化溫度約為826K。
實施例2
采用動力金屬噴涂(KM)工藝制備非品合金涂層，噴涂用粉末粒度為＜25μm。該工藝噴涂溫度低，用氦氣作為送粉氣和粉末加速氣體(T～750k，P50psi)。涂層的X射線衍射、透射電鏡(TEM)和截面顯微(OM)結果如圖2、3。由圖表明，涂層為完全非晶涂層。涂層結構較為致密，空隙率低。
實施例3用電化學方法測涂層在1kmol/m3HCl水溶液中的腐蝕性能，其極化曲線如圖4。并與相應的非晶帶、電鍍鉻和不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)樣品作了比較。由圖可見，涂層在該溶液中有低的鈍化電流密度和寬的鈍化區間，預示著高的耐蝕性，其耐蝕性比非晶帶微差，比電鍍鉻和不銹鋼好很多。用失重法測涂層在6kmol/m3HCl水溶液中的腐蝕速率，并與鋯基大塊非晶，鐵基非晶合金，相應的鎳基非晶合金，304不銹鋼和鉻作比較，如圖5。結果表明，涂層幾乎和相應的非晶合金一樣具有最低的腐蝕速率。
實施例4首先按所需成分用真空感應熔煉的方法制得母合金，合金成分為Ni47.12Nb26.9Ti7.15Zr10.8Co5.14Cu2.89(wt.％)，將母合金放入霧化爐內，由氣體霧化技術制備非晶合金粉末。采用動力金屬噴涂(KM)工藝制備完全非晶合金涂層(T～700k，P70psi)。
實施例5首先按所需成分用真空感應熔煉的方法制得母合金，合金成分為Ni47.32Nb26.7Ti7.22Zr10.8Co5.05Cu2.91(wt.％)，將母合金放入霧化爐內，由氣體霧化技術制備非晶合金粉末。采用動力金屬噴涂(KM)工藝制備完全非晶合金涂層(T～650k，P90psi)。
權利要求
1.一種高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法，其特征在于以非晶合金粉末為原料，采用動力金屬噴涂技術制得完全非晶涂層；所述非晶合金粉末由下述元素和不可避免的雜質組成，質量百分比Nb26～28；Ti5～8；Zr9～11；Co4～6；Cu2～4；Ni余量；所述動力金屬噴涂方法制備非晶合金涂層過程中，用惰性氣體作為送粉氣和粉末加速氣體，惰性氣體的溫度T為500～750K，送粉壓力P為50～100psi。
2.按照權利要求1所述高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法，其特征在于所述非晶合金粉末用氣體霧化技術制備，粒度范圍＜63μm。
3.按照權利要求1所述高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法，其特征在于所述惰性氣體為氦氣。
4.按照權利要求1所述高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法，其特征在于所述噴涂用非晶合金粉末的粒度范圍＜25μm。
全文摘要
一種高耐蝕性的鎳基完全非晶合金涂層的制備方法，其特征在于以非晶合金粉末為原料，采用動力金屬噴涂技術制得完全非晶涂層；所述非晶合金粉末由下述元素和不可避免的雜質組成，質量百分比Nb 26～28；Ti5～8；Zr 9～11；Co 4～6；Cu2～4；Ni余量；所述動力金屬噴涂方法制備非晶合金涂層過程中，用惰性氣體作為送粉氣和粉末加速氣體，惰性氣體的溫度T為500～750K，送粉壓力P為50～100psi。本發明具有很好的應用前景，提供了一種使非晶合金的優異性能得以應用的潛在方法和思路。
文檔編號C22C19/03GK1854338SQ200510046340
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月29日 優先權日2005年4月29日
發明者王愛萍, 王建強, 常新春, 侯萬良 申請人:中國科學院金屬研究所