[发明专利]一种在FeCrNi合金表面制备氮掺杂MnCr2

说明书

本发明公开了一种在FeCrNi合金表面制备氮掺杂MnCr₂O₄涂层的方法，具体包括如下步骤：（1）将硫酸锰、氯化铬、硫酸铵、柠檬酸铵、十二烷基硫酸钠、草酸钠和甲酸溶于蒸馏水中配置成镀液；镀液中各组分的浓度为：硫酸锰100‑300 g/L、氯化铬100‑300 g/L、硫酸铵50‑150 g/L、柠檬酸铵20‑40 g/L、十二烷基硫酸钠0.5‑2.0 g/L、草酸钠20‑40 g/L、甲酸10‑50 g/L；（2）采用FeCrNi合金作为基材，在镀液中，铂电极作为阳极，FeCrNi合金作为阴极，在FeCrNi合金上脉冲电镀沉积形成金属镀层；（3）采用同步氧化氮化法对含有金属镀层的FeCrNi合金进行同步氧化氮化，即在FeCrNi合金表面制备得到氮掺杂MnCr₂O₄涂层。该方法工艺简单、反应条件可控，并且在FeCrNi合金表面制备得到的氮掺杂MnCr₂O₄涂层具有良好的抗结焦渗碳性能。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，特别涉及一种在FeCrNi合金表面制备氮掺杂MnCr₂O₄涂层的方法。

背景技术

FeCrNi合金由于良好的高温性能在乙烯裂解工艺中被广泛使用作为裂解炉炉管材料，但由于长期在高温且含有H₂、H₂O、CO、CO₂、H₂S及碳氢化合物等复杂气氛下服役，该合金容易发生硫化、渗碳、结焦、脱碳、氢蚀等形式的腐蚀。在炉管的各种损伤中，炉管结焦渗碳最常见，且危害最大。

为了提高FeCrNi合金的抗结焦渗碳性能，国内外学者进行了大量的研究，其中尤以炉管表面处理技术备受瞩目。王华良等(王华良，高万夫，邵明增等.低氧分压法在服役炉管内表面制备防结焦膜[J].石油化工高等学校学报，2012，25(4):57-61.)在服役炉管内表面制备Cr₂O₃-MnCr₂O₄涂层，可以有效的抑制催化结焦。Li等(Li H，Chen W，Hightemperature carburization behaviour of Mn–Cr–O spinel oxides with variedconcentrations of manganese. Corros.Sci.2011,53:2097-2105.)研究了不同Mn含量的MnCr₂O₄抗结焦渗碳性能。前述研究证明MnCr₂O₄涂层具有良好的抗结焦渗碳性能，但现有制备含MnCr₂O₄的抗结焦渗碳涂层技术大多是通过低氧分压法利用FeCrNi合金自身中的Mn和Cr元素氧化形成MnCr₂O₄涂层，受合金中Mn元素含量的限制，涂层中MnCr₂O₄含量不高，抗结焦渗碳性能有限。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种在FeCrNi合金表面制备氮掺杂MnCr₂O₄涂层的方法，在FeCrNi合金表面制备得到的氮掺杂MnCr₂O₄涂层具有良好的抗结焦渗碳性能。

一种在FeCrNi合金表面制备氮掺杂MnCr₂O₄涂层的方法，具体包括如下步骤：

(1)将硫酸锰、氯化铬、硫酸铵、柠檬酸铵、十二烷基硫酸钠、草酸钠和甲酸溶于蒸馏水中配置成镀液；镀液中各组分的浓度为：硫酸锰100-300g/L、氯化铬100-300g/L、硫酸铵50-150g/L、柠檬酸铵20-40g/L、十二烷基硫酸钠0.5-2.0g/L、草酸钠20-40g/L、甲酸10-50g/L；