[发明专利]一种耐蚀高铬铁基非晶合金、粉末及制法、涂层及制法

说明书

本发明公开了一种耐蚀高铬铁基非晶合金、粉末及其制法、涂层及其制法，该合金以原子摩尔百分含量计，化学分子式为Fe_aNi_bCr_cMo_dNb_eB_fC_gP_h，a＝30～50，b＝0～20，c＝0～20，d＝0～10，e＝0～5，f＝0～4，g＝0～4，h＝0～12，a+b+c+d+e+f+g+h＝100；按照原子摩尔百分含量进行配料得混合料对混合料感应熔炼得到母合金锭，重新熔化得母合金熔体；利用真空喷雾法对母合金熔体喷雾冷却，制得合金粉末。以合金粉末为原料通过等离子喷涂在基体表面制得合金涂层。本发明合金具备优异耐腐蚀性能和较大非晶形成能力；粉末的非晶含量高于90％；涂层的非晶含量高于70％。

技术领域

本发明涉及一种铁基非晶合金、粉末及其制备方法、耐腐蚀涂层及其制备方法，尤其涉及一种耐蚀高铬铁基非晶合金、粉末及制法、涂层及制法。

背景技术

火力发电、海洋船舶、石油化工等领域的设备部件,长期在湿热盐雾、氨气或各种酸、海水等恶劣环境中运行，极易因为材料腐蚀而失效破坏。如何提高设备使用性能、延长其使用寿命，已成为上述行业提高企业经济效益及增强核心竞争力亟待解决的问题。

非晶合金由熔融金属急速冷却得到，与晶态合金不同，非晶态合金没有形核、长大等结晶过程，避开了大尺度范围内的原子重排，因此，非晶合金呈现出长程无序、短程有序的原子排列规律，化学成分均匀无偏析，且具有无晶界相界缺陷等特殊的结构特征。这种独特结构使得非晶合金表现出许多优异性能，如与相近组分的晶态金属材料相比，非晶合金的强度提升2～3倍、硬度提高近2倍，弹性变形极限约2％，且其杨氏模量约为晶态合金的1/50。在众多非晶合金体系中，铁基非晶合金因其优异的综合性能，例如高强度(3-5GPa)、高硬度(1000Hv)、优异的耐蚀性能和相对低廉的制备成本脱颖而出，在石油化工、海洋工业等领域有着广阔应用前景。

在耐蚀铁基非晶合金成分设计过程中，通常通过添加铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)元素来提升合金的耐腐蚀性能，通过添加稀土元素钇(Y)、铒(Er)来提升合金的非晶形成能力。例如，专利US8480864B2中申请保护的SAM1651(Fe₄₈Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂)、SAM2X5(Fe_49.7Cr_17.7Mn_1.9Mo_7.4W_1.6B_15.2C_3.8Si_2.4)合金，专利CN1603445A中申请保护的Fe₄₃Co₅Cr₁₅Mo₁₄C₁₅B₆Y₂合金，专利CN101033530中申请保护的Fe₅₅Nb₂Cr₁₂Mo₁₀C₁₃B₆Y₂合金等。合金中含有大量稀贵金属(Co、Cr、Mo、W、Y)，不利于降低生产成本，高熔点金属W、Mo的加入提升了熔炼合金的难度，并且稀土元素会显著恶化合金的韧性，降低合金力学性能。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种具有成本优势、大非晶形成能力和优异耐腐蚀性能的耐蚀高铬铁基非晶合金；

本发明的第二个目的是提供一种具有高非晶含量、低缺陷的耐蚀高铬铁基非晶合金粉末；

本发明的第三个目的是提供上述耐蚀高铬铁基非晶合金粉末的制备方法；

本发明的第四个目的是提供一种孔隙率低、硬度高、具有优良防腐耐磨性能的耐蚀高铬铁基非晶合金涂层；