[发明专利]一种原位合成低压冷喷涂NiCoCrAlCu高熵合金涂层的制备方法

说明书

本发明提供了一种原位合成低压冷喷涂NiCoCrAlCu高熵合金涂层的制备方法，该方法为：将Ni粉、Co粉、Cr粉、Al粉和Cu粉，混合均匀得到冷喷用粉体，然后低压冷喷涂至金属基体表面，得到混合粉体涂层，再进行感应重熔原位合成，得到NiCoCrAlCu高熵合金涂层。本发明使用低压冷喷涂技术，将冷喷用粉体低压冷喷涂到基体上，感应重熔原位合成，得到NiCoCrAlCu高熵合金涂层，合金化反应充分，混合粉体涂层的微观组织从纯金属原位形成具有面心立方和体心立方结构的高熵合金组织，形成了NiCoCrAlCu高熵合金涂层，组织致密，孔隙率低，高熵合金涂层的高熵合金组织结构稳定、杂质少、机械性能优良，强度高、硬度高、耐磨和耐腐蚀性好，NiCoCrAlCu高熵合金涂层厚度在100μm～2mm，制备设备简单，工艺方便。

技术领域

本发明属于冷喷涂涂层制备和合金化技术领域，具体涉及一种原位合成低压冷喷涂NiCoCrAlCu高熵合金涂层的制备方法。

背景技术

NiCoCrAlCu高熵合金具有优良的机械性能，如高强度、良好的耐腐蚀性和优异的耐磨性能。因此，这种新型金属材料适用于许多领域的工程应用，如交通运输、国防或核和生物医学工业等，从而引起工业界的极高期望。但是使用NiCoCrAlCu高熵合金制备工业零件，材料成本过高。因此人们将高熵合金制成粉末，将其喷涂到其他金属基体表面上形成涂层，利用其强度高、耐磨性能好、耐腐蚀性能好的特点，提高零件的使用性能与寿命。

目前NiCoCrAlCu高熵合金涂层的制备，还没有相关报道。目前已报道的其他成分的高熵合金涂层的制备方法是，使用热喷涂的技术将预制高熵合金粉末材料喷涂到基体表面，制备成高熵合金涂层。使用热喷涂技术制备高熵合金涂层，通过火焰、等离子等热源加热预制高熵合金粉末材料，将半熔融的粉体材料喷射到基体表面形成涂层。采用热喷涂技术制备的涂层孔隙率高，涂层厚度不超过500μm，并且在制备过程中，预制高熵合金粉末材料易氧化，造成涂层内部氧化物杂质较多。热源加热粉体材料时，不可避免的对基体产生热影响，会造成基体氧化、脱碳、变形等负面影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种原位合成低压冷喷涂NiCoCrAlCu高熵合金涂层的制备方法，该方法使用低压冷喷涂技术，将Ni粉、Co粉、Cr粉、Al粉和Cu粉，混合后低压冷喷涂到基体上，得到混合粉体涂层，然后对混合粉体涂层进行感应重熔原位合成，得到NiCoCrAlCu高熵合金涂层，合金化反应充分，混合粉体涂层的微观组织从纯金属原位形成具有面心立方(FCC)和体心立方(BCC)结构的高熵合金组织，形成了NiCoCrAlCu高熵合金涂层，组织致密，孔隙率低，高熵合金涂层的高熵合金组织结构稳定、杂质少、机械性能优良，具有强度高、硬度高、耐磨和耐腐蚀性能良好的特点，NiCoCrAlCu高熵合金涂层厚度在100μm～2mm，需要的设备简单，工艺方便。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种原位合成低压冷喷涂NiCoCrAlCu高熵合金涂层的制备方法，该方法为：

S1、将Ni粉、Co粉、Cr粉、Al粉和Cu粉，混合均匀得到冷喷用粉体；所述冷喷用粉体由以下质量分数的原料制成：Ni粉20％～25％、Co粉20％～25％、Cr粉15％～20％、Al粉8％～12％，余量为Cu粉；所述Ni粉是由电解法制备的形貌为不规则形状颗粒的粉体；所述Co粉是由电解法制备的形貌为不规则形状颗粒的粉体；所述Cr粉是由破碎法制备的形貌为不规则多边形颗粒的粉体；所述Al粉是由雾化法制备的形貌为类球状颗粒的粉体；所述Cu粉是由电解法制备的形貌为树枝状颗粒的粉体；

S2、将S1中得到的冷喷用粉体，低压冷喷涂至金属基体表面，得到混合粉体涂层；所述低压冷喷涂的工艺参数为：工作气体为压缩空气，载气温度为450℃～485℃，载气压力为0.65MPa～0.69MPa，喷涂距离为25mm～30mm，喷涂速度为0.21m/s～0.25m/s；