[发明专利]一种Crx

说明书

本发明公开了一种Cr_xC_y陶瓷涂层的制备方法，该方法包括如下操作步骤：1)基材预处理：选用不锈钢作为基材，经打孔、打磨、倒角、清洗后通过高温进行氧化处理；2)碳涂层制备：将预处理后的基材表面进行部分电脱氧，然后在其表面电沉积碳涂层；3)碳涂层转化Cr_xC_y层：将上述制备有碳涂层的基体放入含Cr熔融氯化盐体系中浸泡，利用Cr歧化反应进行碳化铬的转化。本发明方法操作简便，碳化铬涂层的厚度可以通过控制碳涂层沉积时间控制，以碳涂层为模板进行碳化铬的转化，使制备得到的Cr_xC_y陶瓷涂层致密性好，且与基材结合良好。

技术领域

本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体是一种Cr_xC_y陶瓷涂层的制备方法。

背景技术

碳化铬是一种耐磨、耐酸腐蚀、耐高温氧化的高熔点的材料，其与不锈钢有相近的热膨胀系数，将其作为结构材料表面的防护涂层，对于材料在酸性高温环境的耐蚀能力提升有较大的潜力。碳化铬有四种存在形式：CrC、Cr₃C₂、Cr₇C₃、Cr₂₃C₆，其中Cr₃C₂的耐蚀耐高温性能最佳。目前，在材料表面制备碳化铬涂层的方法主要有喷涂法、激光熔覆法和磁控溅射法。喷涂法是在涂料中添加碳化铬粉末，然后采用喷涂的方法将其固定在材料表面从而提升耐蚀耐磨性能，但涂料中碳化铬粉末并非绝对均匀，涂层疏松多孔，致密性、与基体结合较差，材料在长期服役中隐患较大；磁控溅射法制备的涂层容易产生裂纹，且难以在结构复杂的材料表面制备涂层；激光熔覆法制备的涂层存在成分分布不均匀的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Cr_xC_y陶瓷涂层的制备方法，使制备得到的Cr_xC_y陶瓷涂层连续致密好，且与基体结合良好，制备工艺稳定，能够有效解决金属等结构材料在酸性高温环境下的腐蚀问题。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种Cr_xC_y陶瓷涂层的制备方法，包括如下操作步骤：

1)基材预处理：将不锈钢基体在高温下预氧化，使基体表面形成致密的Cr₂O₃氧化层；

2)碳涂层制备：将步骤(1)所得基体与钢丝连接，作为工作电极，放入装有熔融氯化盐的石墨坩埚中浸泡，所述熔融氯化盐由LiCl和KCl混合组成，LiCl和KCl的质量比为9:7，并已充分除水除氧，将石墨坩埚作为对电极和参比电极，对工作电极施加相对于参比电极-2.5V的电压，持续10min，以进行部分电脱氧，然后向熔融氯化盐添加K₂CO₃，K₂CO₃的用量为LiCl和KCl的摩尔量总和的1％，静置30min后，以工作电极为阴极，以石墨坩埚为阳极，用恒电流法进行碳沉积，以获得碳涂层；

3)碳涂层转化Cr_xC_y陶瓷涂层：将步骤(2)处理后的基体放入850℃～900℃含Cr熔融氯化盐体系中浸泡，利用Cr歧化反应将碳转化为碳化铬，获得Cr_xC_y陶瓷涂层。

步骤1)中，所述不锈钢选用316L不锈钢，并切割成23×6×2mm的薄片，氧化处理前经打孔、打磨、倒角、清洗处理，打孔是便于与钢丝连接，打磨和倒角采用砂纸处理，以获得连续平整的基材表面，然后再将基体依次用乙醇和去离子水进行除油、清洗，再进行预氧化处理。

步骤1)中，预氧化操作时，将不锈钢基体于800℃下预氧化120min。