一种耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层及其制备方法

本发明涉及涂层制备领域，具体涉及一种耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层及其制备方法。

背景技术：

1、垃圾焚烧炉不同于传统的燃煤锅炉，垃圾焚烧过程中会产生大量cl2、hcl、so2等酸性气体和nacl、kcl、na2so4等盐类烟气。目前，垃圾焚烧炉水冷壁管主要使用15crmog合金，该材料在服役的过程中容易受到盐类烟气和飞灰颗粒的冲蚀，导致水冷壁管在高温下易发生腐蚀、磨损，从而引发爆管事故，易造成人员伤亡。通过在15crmog表面增加一层耐高温涂层是提高水冷壁管性能的一项重要手段。不仅能够达到工业生产中对水冷壁管高温耐磨耐蚀的性能要求，而且还能够降低工业生产的成本。

2、现有技术中通常采用热喷涂工艺，在水冷壁管表面形成喷涂高温合金，从而形成一层涂层；但现有热喷涂工艺所制备的耐高温、耐磨涂层存在涂层与基体结合强度低(机械结合)、涂层厚度一般小于500μm等局限性，涂层在飞灰冲蚀、交变热应力作用下易脱落，仍无法满足锅炉管同时具备耐冲蚀和耐低温硫酸露点腐蚀的综合防护要求。

3、现有技术cn104357748a《锅炉尾部受热面防护用铁基纳米晶复合涂层及其激光熔覆成型工艺》公开了一种涂层及制备工艺；然而，其使用了稀土元素，造价高昂，且制备过程中，需要进行三次以上激光熔覆才能形成合格的涂层；并且其应用环境为燃煤锅炉中，并未考虑涂层的耐盐腐蚀性能。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层及其制备方法。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层，其使用混合金属粉末在基体表面激光熔覆制得，所述混合金属粉末以重量份为单位，包括如下组分：

4、13份～19份的ni、11份～17份的cr、13份～19份的co、20份～30份的nb和15份～42份的mo。

5、进一步的，混合金属粉末组分为：19份ni、17份cr、19份co、30份nb以及15份mo。

6、进一步的，基体为15crmog合金。

7、一种上述的耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层的制备方法，包括如下步骤：

8、s1：称取金属原料；

9、s2：对金属原料进行球磨、干燥后得到混合金属粉末；

10、s3：对基体表面进行打磨，将混合金属粉末均匀铺设在基体表面，使用激光将混合金属粉末熔融，熔融态的金属粉末固化后即得耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层。

11、进一步的，进行球磨前，金属原料的粒度为45～75μm。

12、进一步的，球磨时，球粉比为3:1，球磨转速为80rad/min，球磨时间为7～9h。

13、进一步的，步骤s2球磨后的干燥过程，干燥温度为80～120℃，干燥时间1～3h。

14、进一步的，步骤s3激光熔覆时，采用激光功率3000w、光斑直径4mm、搭接率50％、扫描速度800mm/min。

15、进一步的，激光熔融前，混合金属粉末在基体表面的铺设厚度为1.5～2mm。

16、本发明的有益效果为：

17、本发明通过仅采用五种金属粉末，在激光熔覆的工艺下，制得的合金涂层能与15crmog合金结合紧密，涂层不会出现裂纹，且组织均匀，结构致密。具有优异的耐高温摩擦磨损性能、耐高温腐蚀和耐盐腐蚀性能。

18、整个工艺生产效率快、热影响性小、质量可靠，且能够应用于其他复杂表面的零件。

技术特征：

1.一种耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层，其特征在于，使用混合金属粉末在基体表面激光熔覆制得，所述混合金属粉末以重量份为单位，包括如下组分：

2.根据权利要求1所述的耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层，其特征在于，所述混合金属粉末组分为：14份ni、13份cr、14.5份co、23份nb以及35份mo。

3.根据权利要求1所述的耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层，其特征在于，所述基体为15crmog合金。

4.一种权利要求1-3任一所述的耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，进行球磨前，金属原料的粒度为45～75μm。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述球磨时，球粉比为3:1，球磨转速为80rad/min，球磨时间为7～9h。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2球磨后的干燥过程，干燥温度为80～120℃，干燥时间1～3h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s3激光熔覆时，采用激光功率3000w、光斑直径4mm、搭接率50％、扫描速度800mm/min。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，激光熔融前，混合金属粉末在基体表面的铺设厚度为1.5～2mm。

技术总结
本发明公开了一种耐高温摩擦、腐蚀的高熵合金涂层及其制备方法，涉及涂层制备领域，使用混合金属粉末在基体表面激光熔覆制得，所述混合金属粉末以重量份为单位，包括如下组分：13份～19份的Ni、11份～17份的Cr、13份～19份的Co、20份～30份的Nb和15份～42份的Mo。本发明通过仅采用五种金属粉末，在激光熔覆的工艺下，制得的合金涂层能与15CrMoG合金结合紧密，涂层不会出现裂纹，且组织均匀，结构致密。具有优异的耐高温摩擦磨损性能、耐高温腐蚀和耐盐腐蚀性能。整个工艺生产效率快、热影响性小、质量可靠，且能够应用于其他复杂表面的零件。

技术研发人员：涂坚,黄灿,赵莹莹,黄浩真,刘豪,罗金伟,方绥芫,周志明
受保护的技术使用者：重庆理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4