[发明专利]一种提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法

说明书

本发明属于金属表面处理技术领域，特别提供一种在马氏体耐热钢表面制备碳化硅涂层以提高金属基体耐液态金属腐蚀的方法。采用双辉等离子表面处理方法在马氏体耐热钢表面预置碳化硅涂层。采用该方法在马氏体耐热钢表面进行处理，能够有效的提高金属的耐液态金属腐蚀性能，延长金属材料的使用寿命。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，特别提供一种在马氏体耐热钢表面制备碳化硅涂层以提高金属基体耐液态金属腐蚀的方法。

背景技术

安全高效发展核电是我国能源结构优化和大力发展核工业的战略选择，是我国中长期能源发展战略之一。其中，加速器驱动次临界核能系统(Accelerate Driven Sub-critical system，ADS)以其高效利用核废料和较高的系统安全性，是目前最具发展前途的核废料嬗变系统。作为第四代核能系统的主要反应堆型之一，ADS系统是以液态铅或者液态铅铋共晶合金(Lead Bismuth Eutectic，LBE)作为冷却剂的铅冷快堆，近几年在国际上取得令人瞩目的进展，特别是小型化模块化铅冷快堆的研发，我国“十二五”国家重大科技基础设施—加速器驱动嬗变研究装置CiADS建设所选择的次临界堆型也是铅冷快堆。

马氏体耐热钢由于具有优异的力学性能和足够高的高温化学稳定性被广泛应用在核电、化工、石油等工业部门。9～12％Cr马氏体耐热钢是在传统马氏体耐热钢的基础上通过优化化学成分和改善热处理制度而显著提高了其持久强度。9～12％Cr马氏体耐热钢以其较低的热膨胀系数和较高的导热率等优良性能，已成为ADS等先进核反应系统的包层和包壳候选结构材料。但ADS苛刻的工作环境(如：高温、辐照、液态金属腐蚀)，对9～12％Cr马氏体耐热钢结构材料提出了新的挑战，且随着设备服役温度的提高和面临的更为苛刻的腐蚀性环境，需要进一步要求提高结构材料的耐腐蚀性能。

通过表面改性，在材料表面增加防护涂层可以进一步提高ADS嬗变系统用9～12％Cr马氏体耐热钢的耐腐蚀性能。研究结果显示，碳化硅是一种具有高耐磨性的陶瓷涂层，对马氏体耐热钢基体材料性能的改进都具有重要的作用。因此，以马氏体耐热钢作为金属基体，在其表面涂覆一层碳化硅涂层，从而可以对马氏体不锈钢表面起到明显的保护作用，使其耐腐蚀、耐冲蚀和耐高温氧化性能都能获得明显改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在马氏体耐热钢表面进行耐液态金属腐蚀处理的方法，采用双辉等离子表面处理设备在金属表面镀一层与金属基体良好接触的碳化硅涂层，该涂层不仅在高氧浓度下生成二氧化硅非晶态的氧化硅，而且在较低的氧浓度下保持原来的形貌，增加材料的耐液态金属的冲蚀性能，能够有效的提高金属材料的耐液态金属腐蚀性能，延长金属材料的使用寿命。

本发明的技术方案是：

一种提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，在马氏体耐热钢表面预置碳化硅涂层。

所述的提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，采用双辉等离子表面处理方法，在马氏体耐热钢表面制备碳化硅涂层。

所述的提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，马氏体耐热钢为9～12wt％Cr马氏体耐热钢。

所述的提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，按重量百分比计，马氏体耐热钢的化学成分为：0.05％≤C≤0.35％，0％≤Si≤3％，8％≤Cr≤13％，0％≤W≤3％，0％＜Mn≤2.0％，Ta+Nb≤0.30％，0％＜V≤0.4％，余量为铁。

所述的提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，液态金属为300℃～700℃的铅铋共晶。

所述的提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，具体步骤如下：

(1)对马氏体耐热钢表面进行预处理：马氏体耐热钢用金相砂纸逐级打磨至2000#砂纸，抛光，经酒精和丙酮超声清洗后烘干；