【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海洋耐磨損涂層材料，尤其涉及一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法。
技術介紹
1、高端海洋工程裝備是人類探索和開發利用海洋資源的關鍵手段。海洋新材是海洋工程裝備創新發展的物質基礎。涉海環境下，許多工程裝備關鍵的運動傳動部件如泵、軸承、閥門、螺旋槳、齒輪、密封圈等往往面臨磨損與腐蝕的交互損傷，給裝備的服役安全和壽命帶來極大影響。因此，發展先進的表面涂層材料與技術是解決海洋環境中運動傳動部件磨損和腐蝕問題的最有效途徑之一。
2、高結合強度、低孔隙率以及優異的潤滑、耐磨損和耐腐蝕性能是評價海洋環境用涂層質量的關鍵性能指標。因此，如何從組分設計和噴涂工藝優化兩個方面獲得高質量涂層是該領域的技術難點。近年來新型的高熵合金（heas）因其全新的合金化設計理念以及廣闊的成分和組織調控空間，實現了材料力學和摩擦學性能等綜合性能的提升，為設計制備海洋環境用高性能涂層材料帶來新的機遇。
3、研究表明，通過在crfeni或cocrni高熵合金體系中引入al、ti、cu等合金化元素調控bcc相、fcc相以及納米析出相等異質成分/結構可以顯著提升材料的強度、硬度和耐磨蝕性能。專利cn?105463443b公開了一種可用于海洋鉆井平臺的crfenialmn/zn耐腐蝕涂層。專利cn?115418595b公開了一種超音速噴涂alcrconi高熵合金涂層，在海水介質環境下表現出優異的抗空蝕-腐蝕的性能，優于zg06cr13ni4mo不銹鋼。專利cn117488161a公開了一種激光熔覆crfealti(0.
4、在制備工藝方面，目前高熵合金涂層多采用激光熔覆工藝，但該工藝需要控制的工藝參數較多，涂層易產生氣孔和偏析，且對基體熱損傷大。與之相比，爆炸噴涂技術主要通過利用及控制可燃性氣體的爆燃，將金屬、陶瓷等粉末加熱至熔融或半熔融狀態并加速轟擊到基體表面獲得各種功能涂層。該技術具有多種優點：粒子速度高，制備的涂層致密度和結合強度高且氧化程度低；采用脈沖式作業，對基材的熱損傷小。
5、因此，本專利技術期望獲得一種crfenialti-cu高熵合金涂層材料，以實現涂層與基體之間高的結合強度以及優異的摩擦學性能，為解決海洋環境中機械部件的潤滑與磨損問題提供可靠的材料方案。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種簡單易操作、工藝可控、成本低的crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法。
2、為解決上述問題，本專利技術所述的一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法，包括以下步驟：
3、⑴將金屬基體先放入無水乙醇中清洗，然后利用噴砂機對金屬基體表面進行粗糙化處理，再將噴砂處理后的金屬基體放入無水乙醇溶液中進行超聲清洗，即得處理后的金屬基體；
4、⑵按質量分數計，將10~30?wt.?%的球形cu粉末及余量球形crfenial0.3ti0.3粉末在行星式球磨機中混合均勻，即得噴涂復合粉末；
5、⑶采用爆炸噴涂技術，先將nicraly粉末噴涂在所述處理后的金屬基體表面，即得nicraly過渡層：然后將所述噴涂復合粉末噴涂在所述nicraly過渡層表面，即得crfenial0.3ti0.3-cu高熵合金涂層。
6、所述步驟⑴中金屬基體為sus304不銹鋼、tc4鈦合金、inconel?718合金以及inconel?625合金中的一種。
7、所述步驟⑴中噴砂過程中使用粒徑為60~100?μm的al2o3，其壓力為0.55~0.80mpa。
8、所述步驟⑵中球形cu粉末的粒徑為15~45?μm，純度為99.99?%；球形crfenial0.3ti0.3粉末的粒徑為15~53?μm。
9、所述步驟⑵中球磨的條件是指球料比為1:1~1:2，介質為鎢鋼球，轉速為200~300r/min，混合時間為6~8小時。
10、所述步驟⑶中nicraly粉末為球形，粒度為13~45?μm。
11、所述步驟⑶中爆炸噴涂的條件是指爆炸氣體混合氧碳比為1~1.27:1，燃氣成分為乙炔、丙烷，充氣量為42?%~56?%，采用脈沖式送粉及點火方式，噴涂頻率為2~6?hz，噴涂距離為150~200?mm，并使用氮氣作為送粉載氣和保護氣體。
12、所述步驟⑶中nicraly過渡層的厚度20~80?μm，crfenial0.3ti0.3-cu高熵合金涂層的厚度在150~400?μm之間。
13、一種采用如上所述方法制備的crfenial0.3ti0.3-cu高熵合金涂層。
14、如上所述的一種crfenial0.3ti0.3-cu高熵合金涂層，其特征在于：該涂層在海水中的摩擦系數為0.113~0.13，磨損率為8.08×10-8mm3/nm~1.94×10-7mm3/nm，腐蝕電流為2.59×10-7a/cm2~1.26×10-6a/cm2。
15、本專利技術與現有技術相比具有以下優點：
16、1、本專利技術采用爆炸噴涂工藝制備涂層，具有對工件熱損傷小、制備的涂層硬度高、厚度容易控制及結合強度高等優點。
17、2、本專利技術簡單易操作，工藝可控，成本低，容易進行大批量生產。
18、3、本專利技術所制備的crfenial0.3ti0.3-cu高熵合金涂層致密（孔隙率低于1%），厚度在150~400?μm之間。涂層與金屬基體之間的結合強度高（大于67?mpa）；該涂層在海水中的摩擦系數最低達到0.113；磨損率最低達到8.08×10-8mm3/nm，在海水環境下的腐蝕電流密度較sus304不銹鋼最高可降低250倍，適用于海洋環境下關鍵機械系統如軸承、襯套、轉軸等運動傳動部件。
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1.一種CrFeNiAlTi-Cu高熵合金涂層的制備方法，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種CrFeNiAlTi-Cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑴中金屬基體為SUS304不銹鋼、TC4鈦合金、Inconel?718合金以及Inconel?625合金中的一種。
3.如權利要求1所述的一種CrFeNiAlTi-Cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑴中噴砂過程中使用粒徑為60~100?μm的Al2O3，其壓力為0.55~0.80?MPa。
4.如權利要求1所述的一種CrFeNiAlTi-Cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑵中球形Cu粉末的粒徑為15~45?μm，純度為99.99?%；球形CrFeNiAl0.3Ti0.3粉末的粒徑為15~53?μm。
5.如權利要求1所述的一種CrFeNiAlTi-Cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑵中球磨的條件是指球料比為1:1~1:2，介質為鎢鋼球，轉速為200~300?r/min，混合時間為6~8小時。
6.如權利要求1所述
7.如權利要求1所述的一種CrFeNiAlTi-Cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑶中爆炸噴涂的條件是指爆炸氣體混合氧碳比為1~1.27:1，燃氣成分為乙炔、丙烷，充氣量為42?%~56?%，采用脈沖式送粉及點火方式，噴涂頻率為2~6?Hz，噴涂距離為150~200mm，并使用氮氣作為送粉載氣和保護氣體。
8.如權利要求1所述的一種CrFeNiAlTi-Cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑶中NiCrAlY過渡層的厚度20~80?μm，CrFeNiAl0.3Ti0.3-Cu高熵合金涂層的厚度在150~400?μm之間。
9.一種采用如權利要求1~8任一項所述方法制備的CrFeNiAl0.3Ti0.3-Cu高熵合金涂層。
10.如權利要求9所述的一種CrFeNiAl0.3Ti0.3-Cu高熵合金涂層，其特征在于：該涂層在海水中的摩擦系數為0.113~0.13，磨損率為8.08×10-8?mm3/Nm~1.94×10-7mm3/Nm，腐蝕電流為2.59×10-7?A/cm2~1.26×10-6?A/cm2。
...【技術特征摘要】
1.一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑴中金屬基體為sus304不銹鋼、tc4鈦合金、inconel?718合金以及inconel?625合金中的一種。
3.如權利要求1所述的一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑴中噴砂過程中使用粒徑為60~100?μm的al2o3，其壓力為0.55~0.80?mpa。
4.如權利要求1所述的一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑵中球形cu粉末的粒徑為15~45?μm，純度為99.99?%；球形crfenial0.3ti0.3粉末的粒徑為15~53?μm。
5.如權利要求1所述的一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟⑵中球磨的條件是指球料比為1:1~1:2，介質為鎢鋼球，轉速為200~300?r/min，混合時間為6~8小時。
6.如權利要求1所述的一種crfenialti-cu高熵合金涂層的制備方法，其特征在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊軍，郭杰，程軍，劉維民，黃國威，李路星，朱圣宇，陳文元，陳娟娟，
申請(專利權)人：中國科學院蘭州化學物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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