[发明专利]一种耐蚀锆基非晶合金复合材料涂层的制备方法

说明书

本发明属于材料科学与工程领域，特别涉及一种耐蚀锆基非晶合金复合材料涂层的制备方法。通过气雾化制粉技术制备获得Zr_50.4Cu₂₈Ni₉Al_12.3非晶合金球形预合金粉体，将SiC纳米粉均匀包覆在球形预合金粉体表面，在激光熔熔覆过程中使SiC和合金发生原位反应析出强化相，实现了高非晶相含量的复合涂层制备，获得了优异的耐蚀性能，为耐蚀锆基非晶合金复合材料涂层的制备提供了新的技术途径。本发明提出的耐蚀Zr基非晶合金复合材料涂层的制备方法，可有效实现高非晶含量的复合涂层制备，获得优异的耐蚀性能，具有适用范围广、成本低廉的特点。

技术领域

本发明属于材料科学与工程领域，特别涉及种耐蚀锆基非晶合金复合材料涂层的制备方法。

背景技术

非晶合金具有独特的非晶态结构，因而不具备位错、晶界等缺陷，从而使非晶合金及复合材料具备优异的耐腐蚀性能。激光熔覆由于可以制备与基体冶金结合的致密涂层，且适用于各种复杂外形，因此得到广泛应用。Zr-Cu-Ni-Al非晶合金具有较强的非晶形成能力，同时具备优异的耐蚀性能，且不含有有毒有害元素和贵金属成分，因而受到广泛关注。

在激光熔覆制备的锆基非晶合金复合涂层中，由于非晶合金在反复热处理过程中较易发生晶化，从而会生成富Zr的金属间化合物，金属间化合物一般以树枝晶的形式存在，其尖端容易产生应力集中从而使涂层开裂，并导致涂层的耐蚀性能下降。通过在锆基非晶合金涂层中引入纳米陶瓷相，使陶瓷相与涂层发生反应，原位析出强化相，可有效避免涂层开裂，提高涂层的耐蚀性能。

目前一般使用球磨制备的混合粉末作为原材料，且采用预制粉末技术开展锆基非晶合金复合涂层的激光熔覆。球磨虽然可使单质粉体进行充分混合，但在激光熔覆过程中，单质粉末熔化过程中会因合金化释放大量放热，同时因为熔池存在时间短，导致涂层成分不均匀。因此采用混合粉体制备锆基非晶合金复合涂层中非晶相含量往往较少，从而降低涂层的耐蚀性能。此外，预制粉末式激光熔覆需要采用乙醇等有机溶剂作为粉末粘接剂，容易对涂层产生污染，且激光熔覆过程中粉末间的间隙容易导致气体残留在涂层中形成气孔，亦会导致涂层耐蚀性能下降。

针对上述问题，本发明选取具有高非晶形成能力的Zr_50.4Cu₂₈Ni₉Al_12.3非晶合金，分别通过真空感应熔炼气雾化与无坩埚电极感应熔炼气雾化技术制备锆基非晶合金球形粉体作为激光熔覆原材料，在其上负载SiC强化颗粒，并采取同步送粉式激光熔覆开展涂层制备，可有效克服现有技术的不足，获得了高非晶含量的锆基非晶合金涂层，表现出优异的耐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提供新型基于Zr_50.4Cu₂₈Ni₉Al_12.3非晶合金球形粉体的耐蚀锆基非晶合金复合材料涂层的制备方法，通过气雾化制粉技术制备获得Zr_50.4Cu₂₈Ni₉Al_12.3非晶合金球形预合金粉体，将SiC纳米粉均匀包覆在球形预合金粉体表面，在激光熔熔覆过程中使SiC和合金发生原位反应析出强化相，实现了高非晶相含量的复合涂层制备，获得了优异的耐蚀性能，为耐蚀锆基非晶合金复合材料涂层的制备提供了新的技术途径。

本发明采用的技术方案如下：

一种耐蚀锆基非晶合金复合材料涂层的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：粉体制备与混合：

采用气雾化制粉技术制备锆基非晶合金高球形预合金粉体，粉体筛分后与SiC纳米粉通过球磨机混合得到混合粉体，所述混合粉体中，SiC纳米粉质量占比为1％～10％，使SiC纳米粉均匀包覆于Zr-Cu-Ni-Al高球形预合金粉体表面；

步骤2：涂层激光熔覆：