[发明专利]一种包含镍-钽活性扩散障层的耐熔盐腐蚀涂层及制备方法

说明书

本发明属于耐熔盐腐蚀防护涂层技术，具体为一种包含镍‑钽活性扩散障层的耐熔盐腐蚀涂层及制备方法。该基体上的高温耐蚀涂层包括一个镍‑钽内层和一个纯镍抗熔盐腐蚀外层。该镍‑钽扩散障层在使用过程中可与合金元素发生反应形成金属间化合物，能够阻碍该纯镍外层与基体间的互扩散，并具有良好的结合强度。本发明通过抑制涂层与基体间合金元素互扩散方法，可以延长涂层的服役寿命，且不损害基体的力学性能。该制备方法为先用物理气相沉积法（PVD）在基体表面制备一个镍‑钽层，再用电沉积、物理气相沉积、化学镀涂层制备方法之一或其组合制备纯镍抗熔盐腐蚀防护外层。

技术领域

本发明属于耐熔盐腐蚀防护涂层技术，具体为一种用于熔盐堆(Molten SaltReactor, MSR)结构材料熔盐腐蚀防护的包含镍-钽活性扩散障层的耐蚀涂层及制备方法。

背景技术

在熔盐堆结构材料用高温合金表面施加耐蚀涂层，如：纯Ni层，是提高堆结构材料耐熔盐腐蚀性能的有效途径。然而，在长期的高温服役过程中，堆结构材料与耐蚀涂层间发生了显著的元素互扩散，具体表现为：（1）合金元素（如Cr和Fe等）扩散到纯Ni涂层中，进而扩散到熔盐中，导致合金发生腐蚀；耐蚀层中的Ni向基体中扩散。（2）互扩散作用导致在涂层/基体界面处形成空洞区，严重降低了该体系的力学性能。

已有的应用研究表明，单一的难熔金属（如Ta），可以与合金基体或/和外敷涂层元素反应生成金属间化合物，从而抑制涂层/基体间的互扩散。然而，单一难熔金属的阻扩散性能较差，且易造成涂层/基体界面处孔洞区的形成，影响合金的力学性能。

迄今，采用镍-钽作为活性扩散障的耐熔盐腐蚀涂层尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以提高抗熔盐腐蚀性能、包含镍-钽活性扩散障层的新型抗熔盐腐蚀涂层及其制备方法。该镍-钽扩散障层在使用过程中可与合金元素发生反应形成金属间化合物，能够阻碍该纯镍抗熔盐腐蚀外层与基体间的互扩散，并具有良好的结合强度。本发明通过抑制涂层与基体间合金元素互扩散方法，可以延长涂层的服役寿命，并避免互扩散导致基体力学性能变差。

本发明的技术方案是：

一种包含镍-钽活性扩散障层的耐熔盐腐蚀涂层，基体上的所述耐熔盐腐蚀涂层包括镍-钽活性扩散障内层以及纯镍外层。

优选，所述镍-钽活性扩散障内层中镍含量与基体中镍含量相近，其余成分为钽元素。

优选，所述镍-钽活性扩散障内层的厚度为1μm至10μm，化学成分为镍含量30wt.%至75wt.%，其余为钽元素。

优选，所述纯镍外层的厚度为30~50μm。

镍-钽活性扩散障层的耐熔盐腐蚀涂层的制备方法，包括如下工序：工序一为镍-钽活性扩散障内层的制备，工序二为纯镍外层的制备。

优选，所述镍-钽活性扩散障内层的制备采用物理气相沉积法（PVD）。

优选，采用电沉积、物理气相沉积和化学镀涂层制备方法之一或其组合制备纯镍外层；

其中，所述电沉积方法包括但不限于直流电镀或脉冲电镀；

所述物理气相沉积方法包括但不限于磁控溅射、真空离子镀或真空电弧蒸镀；

所述的组合方式包括：（1）交替使用真空物理气相沉积、电沉积、化学镀方法中的两种或三种以上方法，依次制备厚度达到总厚度要求的纯镍外层；（2）同时使用真空物理气相沉积方法中的两种或三种以上方法，包括但不限于同时使用磁控溅射和真空电弧蒸镀。

有益效果：