[发明专利]一种镍基合金热轧用的耐高温抗氧化涂层及其制备方法

说明书

本发明属于金属材料热处理领域，特别涉及一种镍基合金热轧用的耐高温抗氧化涂层及其制备方法。是由以下质量份数的各个组分构成：纳米SiO₂ 15.0‑30.0份，纳米Al₂O₃ 6.0‑8.0份，纳米MgO 4.0‑7.0份，纳米TiO₂ 2.0‑5.0份，碳化硅SiC 10.0‑20.0份，氧化硼B₂O₃ 4.0‑6.0份，水玻璃 10.0‑20.0份；所述水玻璃的模数在1.5‑2.0之间。采用氨基硅烷改性的粉体作为涂层材料，在涂料中具有较高的稳定性，因此采用该涂层材料制备的涂层均匀致密且附着牢固，显著提高了镍基合金在高温环境中的抗氧化能力，特别适用于镍基合金高温热处理过程中的表面防护。

技术领域

本发明属于金属材料热处理领域，特别涉及一种镍基合金热轧用的耐高温抗氧化涂层及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的快速发展，镍基合金材料的应用范围日益扩展。这主要是由于低镍合金在超低温环境中具有较高的强度和良好的断裂韧性，而高镍合金具有优异的耐高温氧化性和抗磨损能力，例如镍含量为8.5-10wt%的合金常用作液化天然气的罐体材料(工作温度：−196 ºC)，而镍含量为24-27wt%的合金多用于航空发动机或汽车涡轮发动机的部件材料(工作温度：600-850 ºC)。在生产过程中，镍基合金只有加热至较高的温度(大约1250ºC)才能完成淬火、退火、正火、轧制和模锻等工序。在高温加热过程中，钢锭表面的氧化烧蚀是不可避免的，期间材料表面将会氧化脱碳，同时形成一层较厚的氧化层。这些高温氧化造成的不良结果，不但使组织受损，影响力学性能，而且还会严重破坏轧制板材的表面质量，从而降低成材率。为此，在工业生产中不得不采用真空或气体保护热处理工艺，而这两种热处理工艺均需借助于专用的热处理设备。由于这些专业设备造价高昂，并且工艺技术难度较高，导致热处理成本较高，生产效率较低。而采用涂层保护技术途径，减缓基体表面高温氧化，不但易于实施，而且成本较低，效率较高，因此开发耐高温涂层技术成为广大科研工作者研究热处理过程表面防护领域的主要方向。由此可知，研究镍基合金热轧用的耐高温抗氧化涂层技术，提高钢材成材率，从而降低热处理技术难度和生产成本具有十分重要的意义。

目前，国内用于热处理阶段的耐高温抗氧化涂层研究仍然处于实验室阶段，耐高温抗氧化涂层技术在工业应用还存在许多问题。根据文献和CN108929105A、CN101269960A、CN108179371A、CN109023338A等专利所报道的高温防护涂层技术，该类型涂料主要由不同熔点的氧化物(如SiO₂，Al₂O₃，MgO，TiO₂及CaO等)、功能性组分(如SiC，B₂O₃，ZrO₂，石墨或碳粉等)以及粘结剂(如硅酸钾，硅酸钠，磷酸盐等)和少量溶剂等组成，其中固体份含量一般超过60wt%。将以上成分和配置方法与普通涂料相比较，不难得知，高温抗氧化涂料的稳定性较差，这主要是由于耐高温抗氧化涂料中的粉料成分含量较高，溶剂含量过低，同时这些粉料较难与粘结剂或溶剂相容，使得粉料难以均匀分散于涂料之中。倘若涂料中的粉体分散不均匀，则无法获得储存稳定的涂料，也无法制备均匀致密的涂层。

发明内容

本发明基于镍基合金的热轧工艺特征，结合了现有耐高温防护涂层的优点及硅烷对提高粉末分散性的显著作用，解决了现有镍基合金热处理过程中所用的耐高温防氧化涂料存储稳定性不高和涂层防护能力欠佳的问题，而提供了一种常温下可稳定存储30天，并能够均匀喷涂的涂料；所获涂层比较致密，且能够牢固粘附于基体材料表面，减缓表面在处理过程中的氧化、脱碳和元素贫化现象，从而降低了热轧工艺技术难度，提高了钢材的成材率。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种镍基合金热轧用的耐高温抗氧化涂层，是由以下质量份数的各个组分构成：