鋼鐵材料表面制備等離子多元共滲鈷基耐海水沖刷腐蝕合金層的新方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種在鋼鐵材料表面制備Co基耐沖刷腐蝕的合金滲層的新方法。 適用于先進的表面制備沖刷腐蝕材料領域，設及到滲層合金材料種類及表面制備工藝方 面。適用于船舶工業(yè)部口的過流設備和部件的表面規(guī)?；幚砼c生產(chǎn)。
【背景技術】
[0002] 沖刷腐蝕是材料在承受機械作用的同時還與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應而 出現(xiàn)的表面材料流失現(xiàn)象，簡稱為沖蝕。其主要的作用形式是腐蝕介質(zhì)（液體或氣體）攜 帶的固體粒子（或氣泡）對固體祀材沖擊造成的材料表面流失。與應力腐蝕、氨脆或腐蝕 疲勞現(xiàn)象相同，腐蝕磨損也是應力和化學介質(zhì)協(xié)同作用下材料的過早失效現(xiàn)象。腐蝕磨損 現(xiàn)象廣泛存在于石油、化工化纖、采礦和電力等工業(yè)領域的機械設備中，是使該些工業(yè)部口 的的過流設備和部件（如水輪機、累體、管道內(nèi)壁、閥體、噴嘴等）的各種材料失效的主要原 因之一。如各種流量的輸面累是鹽廠及鹽加工系統(tǒng)的主要設備，由鹽粒和鹽水組成的液固 兩相流沖刷腐蝕是造成其頻繁損壞的主要原因，一般累葉輪的使用壽命僅3-6個月；火力 發(fā)電設備中的灰管，因灰渣隨水流動而造成的沖蝕，每年減薄3-5mm，最終要將長達數(shù)千米 直徑300mm的灰管更新；采礦及礦物加工行業(yè)中各種渣漿累、閥口和管道也經(jīng)常承受嚴重 的液固兩相流沖刷腐蝕；此外，我國40%水電站的水輪機過流部件在處于空化狀態(tài)的含沙 水流（多相流）中遭受嚴重的泥沙沖刷磨損和空蝕破壞，導致部件快速失效。據(jù)統(tǒng)計，在石 油化工、能源交通、農(nóng)機、建材、礦山、煤礦及冶金、水利電力等行業(yè)的機械設備中，沖刷腐蝕 造成的損失占總腐蝕量的9%，磨損量的5%。普通的鋼鐵材料一般難W滿足在沖刷腐蝕條 件下使用，如普通的低碳鋼腐蝕性能差，在腐蝕介質(zhì)中易于活化腐蝕，而耐蝕性較好的奧氏 體不誘鋼（如；31化不誘鋼）由于其不誘鋼基體組織中無硬質(zhì)相的存在，耐磨性能較差，限 制了其在液固雙相流的環(huán)境中的使用壽命。鉆基合金是一種能耐各種類型磨損和腐蝕W及 高溫氧化的硬質(zhì)合金。特別是適用于在兼有耐磨損、耐高溫、耐腐蝕的復雜的工況下使用。 本發(fā)明通過雙層輝光等離子多元共滲技術，在普通的鋼鐵材料表面制備Co基耐沖刷腐蝕 的合金滲層能有效地提高船舶工業(yè)領域的機械設備中過流部件對耐海水沖刷腐蝕的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術問題；采用雙輝等離子多元共滲為技術手段，在鋼鐵材料表 面制備Co基耐沖刷腐蝕的合金滲層，改善鋼鐵材料在海水沖刷條件下的耐蝕與耐磨蝕性 能。在廉價材料表面高附加值材料，從而節(jié)約貴重金屬資源。
[0004] 本發(fā)明采用雙輝等離子滲工業(yè)爐設備，鋼鐵材料表面制備Co基合金耐沖刷腐蝕 的合金滲層。該滲金屬裝置具有雙陰極結構，兩個陰極的電壓和電流可W調(diào)控，在滲金屬過 程中一個陰極連接祀材，祀材主要為Co基合金（祀材成分的質(zhì)量含量為；& ;25;W;5;Nb: 4;C;1;Co;65)，另一個陰極連接待處理的鋼鐵材料工件。沉積工藝過程中，爐腔內(nèi)通入氣 氣。熱電偶放置在離工件2厘米處，用于監(jiān)控沉積工藝下工件表面附近的溫度。
[0005] 本發(fā)明所述的鋼鐵材料表面制備的Co基合金耐沖刷腐蝕的合金滲層，其滲層特 征為（見附圖1);鉆基合金層的基體為面屯、立方的結構的C-C合金固溶體，通過添加一定 量的W和Nb等合金元素，滲層合金中彌散分布著一些化，W和Nb碳化物。
[0006] 本發(fā)明所述的金剛石表面制備納米金屬涂層的裝備，其特征是：
[0007] 雙輝等離子滲金屬工藝參數(shù)：
[000引
【主權項】
1. 鋼鐵材料表面制備等離子多元共滲鉆基耐海水沖刷腐蝕合金層的新方法其特征在 于本發(fā)明采用雙輝等離子滲工業(yè)爐設備，鋼鐵材料表面制備Co基合金耐沖刷腐蝕的合金 滲層；該滲金屬裝置具有雙陰極結構，兩個陰極的電壓和電流可W調(diào)控，在滲金屬過程中一 個陰極連接祀材，祀材主要為Co基合金（祀材成分的質(zhì)量含量為；Cr ;25 ;W ;5 ;Nb ;4 ;C ;1 ; Co ;65)，另一個陰極連接待處理的鋼鐵材料工件；沉積工藝過程中，爐腔內(nèi)通入氣氣。熱電 偶放置在離工件2厘米處，用于監(jiān)控沉積工藝下工件表面附近的溫度。
2. 根據(jù)權利要求1所述鋼鐵材料表面制備等離子多元共滲鉆基耐海水沖刷腐蝕合金 層的新方法其特征在于鋼鐵材料表面制備的Co基合金耐沖刷腐蝕的合金滲層，其滲層特 征為；鉆基合金層的基體為面屯、立方的結構的Co-化合金固溶體，通過添加一定量的W和 佩等合金元素，滲層合金中彌散分布著一些化，W和佩碳化物。
3. 根據(jù)權利要求1所述鋼鐵材料表面制備等離子多元共滲鉆基耐海水沖刷腐蝕合金 層的新方法其特征在于所述的金剛石表面制備納米金屬涂層的裝備，其雙輝等離子滲金屬 工藝參數(shù)是： 祀材電壓1080?1500V ; 工件電壓；7〇〇?850V ; 革己材與工件間距；8?13mm ; Ar 氣壓；38Pa ; 沉積溫度；800?900°C。
【專利摘要】本發(fā)明為鋼鐵材料表面制備等離子多元共滲鈷基耐海水沖刷腐蝕合金層的新方法，采用雙層輝光等離子多元共滲技術，在鋼鐵材料表面制備Co基耐沖刷腐蝕的先進涂層，適用船舶工業(yè)領域的過流部件對耐腐蝕磨損的要求，涉及雙層輝光離子多元合金共滲制備工藝和合金層的材料種類。在鋼鐵材料表面制備的鈷基合金層的基體為面心立方的結構的Co-Cr合金固溶體，通過添加一定量的W和Nb等合金元素，滲層合金中彌散分布著一些Cr，W和Nb碳化物，合金滲層在流動速度為1.88m/s的不含砂的3.5wt.％NaCl溶液和含砂的3.5wt.％NaCl溶液沖刷下，耐蝕性和耐沖刷腐蝕性能明顯優(yōu)于不銹鋼。
【IPC分類】C23C10-28
【公開號】CN104532181
【申請?zhí)枴緾N201410482151
【發(fā)明人】徐江, 丁剛, 曹小江
【申請人】南通帝普復合材料科技有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年9月16日