【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合涂層，具體涉及一種具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法。
技術介紹
1、表面技術在提升部件表面性能方面有很大的應用，高熵合金涂層由于具有四大效應，較之傳統防護涂層，具有更廣闊的應用前景，如成熟的alcocrfeni共晶高熵涂層已初步在刀具等工具上開展應用。高熵合金涂層的優異耐蝕等性能在眾多領域及部件上都有所應用，但在應用探索中發現，由于涂層與基體的熱物性能區別，存在著由于涂層成型性差、物相復雜、結合強度較低引起剝落等問題，難以在日益嚴苛的工作環境下保持著長時服役穩定性，因此亟需在保證基體與高熵合金涂層的良好結合前提下，通過結構設計優化涂層的長時服役性能。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了解決高熵合金涂層與基體結合強度較低，難以保持著長時服役穩定性的問題，而提出一種具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法。
2、本專利技術具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法按照以下步驟實現：
3、一、依次對基體表面進行打磨、拋光和清洗，得到預處理后的基體；
4、二、分析基體中的金屬元素，選擇基體中金屬元素含量不低于30％的一種元素或者金屬元素含量最多的元素作為添加元素，從易氧化/氮化元素中選取2～6種元素作為合金元素，以添加元素和合金元素組成高熵合金多元體系，隨后計算高熵合金多元體系(包含基體元素及易氧化/氮化元素)的平均原子半徑差δ、vec(價電子濃度)、δsmix(混合熵)和δhmix(混合焓)，使高熵合金多元體系的平均原子半徑差δ
5、將添加元素和合金元素相應的各單質粉末一同放入高能球磨機中進行球磨處理，得到混合粉末；
6、三、將混合粉末涂覆在預處理后的基體表面，采用高能束沉積工藝對混合金屬粉末進行熔覆沉積，形成高熵合金涂層；
7、四、依次對高熵合金涂層進行打磨、拋光和清洗，獲得帶有高熵合金涂層的基體；
8、五、采用氧化工藝在高熵合金涂層上原位形成氧化層，或者采用氮化工藝原位形成氮化層，從而得到具有自修復特征的雙層防護涂層；
9、其中步驟二中所述的易氧化/氮化元素為cr、fe、al、si、co、ni、zr和ti；
10、步驟五中的氧化工藝為高溫氧化工藝或者微弧氧化工藝，氮化工藝為離子氮化或碳氮共滲工藝。
11、本專利技術具有自修復特征的雙層防護涂層中底層為高熵合金涂層，表層為原位氧化/氮化層。其中高熵合金涂層耐蝕性能、抗高溫性能優異，所選元素均具是易氧化/氮化元素，涂層內部組織為金屬間化合物；原位氧化/氮化層是在高熵合金涂層表面進行預氧化/氮化催化形成的。
12、本專利技術提供的具有自修復特征的雙層防護涂層具有耐蝕性能優異的高熵合金涂層和原位氧化/氮化層的雙層防護，其中高熵合金涂層在設計上利用基體的稀釋，形成穩定的金屬間化合物，解決涂層與基體匹配性不足的問題。同時，由于原位氧化/氮化層的存在，在富氧環境內屬于負氧/氮濃度梯度，具有更強的穩定性，并且由于高熵合金所選元素的自氧化/氮化特性，可以在富氧/氮環境中完成自修復，表現更為優異的防護性能。該涂層的制備方法工藝可靠，效率高，并能確保涂層結構、尺寸穩定可控。
13、本專利技術所述的具有自修復特征的雙層防護涂層可制備在中高溫部件表面，例如核電站回路管道，熱端部件等。
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1.具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于該具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法按照以下步驟實現：
2.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟二中高熵合金多元體系的平均原子半徑差δ的計算公式如下：
3.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟二中高熵合金多元體系的VEC的計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟二中混合金屬粉末的粒徑為45～80μm。
5.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟三中高能束沉積工藝中控制激光功率為1000～1500W。
6.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟三中高能束沉積工藝中控制沉積速率為10～15mm/s。
7.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟三中高熵合金涂層的厚度為400～800μm。
8.根據權利要求1所述的
9.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于所述高溫氧化工藝是將帶有高熵合金涂層的基體放入高溫爐中，在空氣氛或者氧氣氛下以600～800℃的溫度進行高溫氧化處理。
10.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于所述離子氮化工藝是在帶有高熵合金涂層的基體和真空爐的爐體之間施加800V電壓，以純氨作為氣源，在氮化溫度為520℃、氣壓為350Pa的條件下氮化5～6h。
...【技術特征摘要】
1.具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于該具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法按照以下步驟實現：
2.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟二中高熵合金多元體系的平均原子半徑差δ的計算公式如下：
3.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟二中高熵合金多元體系的vec的計算公式如下：
4.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟二中混合金屬粉末的粒徑為45～80μm。
5.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟三中高能束沉積工藝中控制激光功率為1000～1500w。
6.根據權利要求1所述的具有自修復特征的雙層防護涂層的制備方法，其特征在于步驟三中高...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔秀芳，劉昌昊，金國，李成濤，吳頔，齊萌，趙佳欣，李詩揚，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：
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