[发明专利]一种用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物

说明书

技术领域

本发明属于金属材料表面改性领域，尤其涉及一种用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物及其制备方法和使用。

背景技术

高熵合金是一种新型合金，通常由五种或五种以上的元素组元按照等原子比或接近于等原子比合金化。由于高熵合金的混合熵很大，抑制了金属将化合物的形成，可以得到简单的体心立方或面心立方晶体相结构。这种独特的单相固溶体组织结构，有利于保持合金的高韧性、并赋予高熵合金优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温以及抗高温氧化等优异性能，因此高熵合金具有多方面的应用潜力。

目前，已经被应用于高熵合金涂层的制备方法主要有磁控溅射、激光熔覆和等离子熔覆。其中，激光熔覆是先将混合的纯合金粉末涂覆在基片上，再利用激光的高温融化粉末，经快速冷却，从而制备高熵合金涂层，可显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等性能。然而，由于激光熔覆的光斑外缘和内缘温度差别大，涂层组织形成不均，应力分配不匀，排气浮渣不充分，造成涂层硬度不均且易形成气孔夹渣；另外，由于不同材料对不同波长激光的吸收能力不同，造成激光熔覆材料选择限制较大。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物及其制备方法和使用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物，所述添加剂组合物的原料包括碳、锰、硅、硼、淀粉和纤维素中的至少三种。

优选地，在所述添加剂组合物中，每一种原料占该添加剂组合物总重量的5-60％。

优选地，所述原料的粒径为10纳米～100微米。上述用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物的制备方法，包括将称量好的原料混合均匀，即可。

上述用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂组合物的使用方法，包括将添加剂组合物与制备高熵合金涂层的合金粉末混合均匀后，用于制备高熵合金涂层。

优选地，所述添加剂组合物的添加量为制备高熵合金涂层的合金粉末重量的0.1-10％。

优选地，将添加剂组合物与制备高熵合金涂层的合金粉末混合均匀后，得到的混合粉末铺在基材表面，通过激光熔覆即可。

进一步优选地，所述混合粉末铺在基材上的厚度为0.1毫米～3毫米。

优选地，所述激光熔覆过程中，激光功率300～5000瓦，光斑直径1～10毫米，基材温度：-50℃～200℃。

优选地，所述制备高熵合金涂层的合金粉末为现有技术中可用于制备高熵合金涂层的任何合金粉体，例如根据配置高熵合金的相关规律，选择合适的金属元素粉体，如铝、硅、钴、铬、铜、铁、钼、镍、钛、钒、锰、锌、钨、铌等中的至少5种。

优选地，所述制备高熵合金涂层的合金粉末的粒径为10纳米～100微米。

进一步优选地，在将添加剂组合物与制备高熵合金涂层的合金粉末的混合物涂覆在基材表面前，将基材表面打磨光滑，并用酒精或丙酮溶液清洗其表面。

本发明的有益效果：

本发明选用碳、锰、硅、硼、淀粉和纤维素中的至少三种作为用于制备高熵合金涂层用的合金粉末的添加剂，添加了本发明的添加剂组合物的合金粉末涂覆在基材表面，经过激光熔覆后，得到的涂层表面、涂层内部以及涂层与基材间均无气泡，并且显著提高了高熵合金涂层与基材表面的附着力，提高涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性；

添加了本发明的添加剂组合物的合金粉末涂覆在基材表面，经过激光熔覆后，涂层在基材表面分布均匀，涂层平整、无裂纹，且降低涂层的含氧量；

本发明采用激光熔覆制备得到的涂层质量好，工作效率高，操作简单。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

对比例1

一种高熵合金涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将铝、钴、铬、铜、铁、钼、镍、钛(摩尔比为2:1:1:0.5:1:1:1:2)元素粉末用球磨机混合均匀，制得制备激光高熵合金涂层用合金粉末。

(2)把步骤(1)制得的混合粉末，在激光熔覆机进行激光熔覆，在25#钢基底上制作高熵合金激光涂层。

制作得到的高熵合金激光涂层表面不平，肉眼观察有裂纹、气孔。

在载荷1kgf，保载时间10秒的条件下对高熵合金激光涂层进行硬度测试，涂层显微硬度为826HV₁。

实施例1