本發(fā)明屬于材料表面合金化及涂層制備領(lǐng)域，具體涉及一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法。

背景技術(shù)：

1、我國每年因腐蝕問題造成的經(jīng)濟損失占國內(nèi)生產(chǎn)總值的3-4％，造成經(jīng)濟損失高達2萬億元，其中電力、儲能、石化等高溫領(lǐng)域使用的大長徑比通流部件的腐蝕成為制約整個能源裝備安全生產(chǎn)運行的行業(yè)共性問題及技術(shù)痛點，損失巨大。高溫涂層在解決部件氧化腐蝕、磨損、高溫燒蝕等方面具有明顯效果；然而，現(xiàn)有高溫涂層技術(shù)多用于溫度高、作用時間短、尺寸小的航空發(fā)動機葉片、轉(zhuǎn)子、渦輪盤等熱端部件，對于能源裝備通流部件大長徑比結(jié)構(gòu)特征、高溫、長時、低應力服役環(huán)境的特點，現(xiàn)有涂層技術(shù)不再適用。

2、研究表明，鋁化物涂層在解決管道內(nèi)壁氧化腐蝕、磨損、高溫燒蝕等方面具有明顯效果；然而，隨著發(fā)電機組功率的增大及使用年限的延長，單一的鋁化物涂層面臨著氧化抗力不足的問題；有文獻報道，pt、co等活性元素的摻入可以顯著提升鋁化物抗氧化涂層的服役性能；此外，等離子熔覆工藝所制備的鋁化物涂層也展現(xiàn)出優(yōu)于普通工藝制備鋁化物涂層的服役性能。基于此，需要研發(fā)一種新型的、服役性能更好的適用于大長徑比等各類復雜形狀工件的鋁化物抗氧化涂層及其制備工藝。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實施例旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，該方法適用于大型鍋爐、油氣田輸運管道等大長徑比及各種復雜形狀工件所用奧氏體鋼及高溫合金部件抗氧化涂層的制備。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，包括以下步驟：

3、步驟1、按質(zhì)量比例稱量、配制各固相組分，經(jīng)攪拌、球磨、烘干后制得固相熔覆粉料備用；

4、步驟2、對待鍍工件進行表面清洗處理，并將足量熔覆粉料倒入送料口；

5、步驟3、將待鍍工件置于惰性氣氛下進行等離子熔覆，冷卻后得到鋁化物抗氧化涂層，并進行熔覆殘渣處理。

6、在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟1中，滲源包括nial粉體，活化劑包括nh4cl，強化成分包括納米al2o3，改性元素包括pt、co，其中nial、pt、co粉體均通過1000目篩網(wǎng)過篩；

7、在本發(fā)明的一些實施例中，固相組分按質(zhì)量百分比稱取，包括60-80％的nial、10-35％的納米al2o3、0-5％的nh4cl以及3-6％的pt和co。

8、在本發(fā)明的一些實施例中，固相組分經(jīng)行星式球磨機濕磨混合后烘干，球磨介質(zhì)為無水乙醇、球磨轉(zhuǎn)速為350-400rpm、時間為12-24h，烘干為80-120℃真空干燥12-24h。

9、在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟2中，工件表面預處理過程，清洗采用高壓水槍清洗，并用酒精或丙酮沖洗干凈。

10、在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟3中，等離子熔覆工藝中，熔覆電流為80-120a、進料速率為18-22g/min、掃描速率為20-40cm/min、噴嘴高度為8-12mm、旋轉(zhuǎn)速度為2-5r/min、離子氣流量為0.2-0.3l/min、保護氣流量為18-20l/min、惰性氣體為ar或n2；殘渣處理采取高壓水槍或高壓氣流沖洗，并自然風干。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，至少還包括以下有益效果：

12、1、本發(fā)明通過等離子熔覆工藝制備鋁化物抗氧化涂層，該工藝熱量集中、作用時間短，熔覆區(qū)熱影響小，涂層與母材結(jié)合強度高；

13、2、本發(fā)明通過引入納米al2o3，可以使其在涂層晶界處形成彌散分布，產(chǎn)生彌散強化作用，提升涂層服役性能；

14、3、本發(fā)明通過引入pt、co共改性鎳鋁涂層，可以形成致密氧化膜，提升鋁化物抗氧化涂層在服役環(huán)境中的抗熱腐蝕能力；

15、4、本發(fā)明通過一體化生產(chǎn)線制備鋁化物抗氧化涂層，鋁化物抗氧化涂層生產(chǎn)效率高、厚度可控，工藝可重復性高，具有極強的實用性。

16、進一步的，納米al2o3的添加可以以第二相析出的形式釘扎晶界、形成彌散強化、改善鋁化物抗氧化涂層質(zhì)量，提升涂層與母材結(jié)合強度。

17、進一步的，引入pt元素改性，可以為al元素提供通道，形成致密氧化物，抑制或減少合金元素外擴散，并形成抗腐蝕ptal2-nial雙相結(jié)構(gòu)，提升鋁化物抗氧化涂層耐熱蝕能力。

18、進一步的，引入co元素改性，可以含硫環(huán)境中形成穩(wěn)定硫化物及共晶組織，有效抑制內(nèi)部氧化和內(nèi)部硫化，進而提升鋁化物抗氧化涂層抗氧化、耐腐蝕能力。

技術(shù)特征：

1.一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，其特征在于，在步驟1中，滲源包括nial粉體，活化劑包括nh4cl，強化成分包括納米al2o3，改性元素包括pt、co；其中nial、pt、co粉體均通過1000目篩網(wǎng)過篩。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，其特征在于，在步驟1中，固相組分按質(zhì)量百分比稱取，包括60-80％的nial、10-35％的納米al2o3、0-5％的nh4cl以及3-6％的pt和co。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，其特征在于，在步驟1中，熔覆粉料由固相組分經(jīng)行星式球磨機濕磨后烘干獲得，濕磨介質(zhì)為無水乙醇、球磨轉(zhuǎn)速為350-400rpm、時間為12-24h，烘干條件為80-120℃下真空烘干12-24h。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，其特征在于，在步驟3中，等離子熔覆工藝參數(shù)為：熔覆電流為80-120a、進料速率為18-22g/min、掃描速率為20-40cm/min、噴嘴高度為8-12mm、旋轉(zhuǎn)速度為2-5r/min、離子氣流量為0.2-0.3l/min、保護氣流量為18-20l/min、惰性氣體為ar或n2。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，按質(zhì)量比例配制熔覆粉料，并清洗待鍍工件表面后，通過等離子體熔覆制備鎳鋁耐腐蝕涂層；其中固相熔覆粉料組分按質(zhì)量百分比計，包括60?80％的NiAl、10?35％的納米Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、0?5％的NH<subgt;4</subgt;Cl以及3?6％的Pt和Co。本發(fā)明中提升鋁化物抗氧化涂層耐蝕性能的改性方法，所制備滲層組織結(jié)構(gòu)均勻、厚度適中、NiAl原子擴散充分，滲層與基體呈良好冶金結(jié)合、不易脫落，適用于大型鍋爐、油氣田輸運管道等大長徑比及各種復雜形狀工件所用奧氏體鋼及高溫合金部件，具有極好的工業(yè)批量化生產(chǎn)效益。

技術(shù)研發(fā)人員：黃錦陽,雷中輝,魯金濤,陳凱,胡新元,宋友亞,趙文瑋,丁磊,張醒興,袁勇
受保護的技術(shù)使用者：西安熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15