CN117488140A - 一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法 - Google Patents

一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法，属于高熵合金材料制备技术领域。本申请首先以喷砂形式对抛光后的基体CrZrCu合金表面进行预处理，采用超音速火焰喷涂技术将气雾化法制备的NiCrCoBSi合金粉末喷涂在铜合金表面制得，制备完成的样品整体在真空热处理炉中进行扩散退火。该涂层界面/基体结合处存在的过渡扩散层，提高了涂层结合力，涂层以HVOF制备过程中产生的剧烈塑性变形使组织产生大量孪晶和超细晶粒，提高了耐蚀性能、硬度和耐磨性。

Description

一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法
技术领域
本发明属于高熵合金材料制备领域，更具体地说，涉及一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法。
背景技术
铜及铜合金因其优异的机械加工性和良好的导电、导热性能在电力、能源、冶金、海洋等领域需求日益增加，尤其在冶金，海洋等工况复杂，服役环境恶劣的领域，铜合金损耗日益严重。因此，铜及铜合金的表面防护研究具有重要意义。
Ni基合金因具有良好的耐蚀性和力学性能，已被应用于铜合金表面HVOF涂层的工业化制备。与电镀涂层相比，HVOF生产的Ni基合金涂层通常具有更好的耐磨性。但是，Ni基合金涂层中的硼化物及碳化物等第二相不利于耐蚀性能的进一步提升。由于自腐蚀电位的不同，第二相与Ni合金基体的界面处更易被腐蚀。
中熵/高熵合金是基于熵调控理念设计的结构有序而化学无序的多主元新型合金，展现出优异的耐蚀性能、力学性能和抗高温氧化性能等。其中，具有面心立方结构的NiCrCo多主元合金具有巨大的应用潜力，成为近年来的研究热点之一。由于NiCrCo合金具有较低的层错能，磨损表面形成具有高密度位错胞、纳米级形变孪晶和大量堆垛层错的复合结构，从而降低摩擦系数和磨损率。但是，中熵/高熵合金在HVOF过程中存在严重的氧化现象，容易出现诸如孔隙、裂纹等，影响合金的力学性能和耐蚀耐磨性能，对涂层的性能有很大影响。
经检索，专利CN107083502A公开了耐磨且耐蚀的钴基合金粉末及其施加方法。具体地，公开了具有与热喷涂和烧结技术相容的特性的钴基合金组合物。这种合金组合物可向各种具有复杂几何形状的金属基底提供包层，其中所述包层表现出所需的密度、硬度、耐磨性和耐蚀性。简而言之，本文所述的合金组合物包含15-25重量％的铬、15-20重量％的钼、0-15重量％的钨、10-20重量％的镍、2.5-3.5重量％的硼、2.5-4.5重量％的硅、1-2重量％的碳，以及余量钴，其中所述合金组合物中硼与硅(B/Si)的比率在0.5至1.0的范围内。Mo，W元素与碳结合形成的碳化物具有高的硬度，对硬度和耐磨性具有明显提升，但容易生成脆性相，其微观结构中包括金属硼化物、Co-Mo-Si莱夫斯脆性相。
专利CN104561877A公开了一种热喷涂镍基自熔合金非晶涂层，是将镍基自熔合金制备为喷涂粉，采用热喷涂的方式将其喷涂在工件表面，形成所述镍基自熔合金非晶涂层；按重量百分数之和为100％计，所述镍基自熔合金中的元素组成及各元素的重量百分数为：Cr15-20％，B3.0-5.0％，Si3.0-5.5％，C0.5-1.1％，Fe3-5％，余量为Ni。加入B和Si可提高涂层的非晶形成能力。且经熵值公式计算，其熵值为1.3R<1.5R的高熵合金标准，不属于高熵合金。
发明内容
1.要解决的问题
针对现有HVOF喷涂氧化制备高熵合金涂层易氧化导致的问题，本发明提供一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及其制备方法，制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层具有高耐蚀性能和高耐磨性。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
本发明借鉴Ni基自熔性合金和NiCrCo多主元合金的设计理念，开发了NiCrCoBSi自熔性合金，增加了B和Si元素，降低了涂层的HVOF喷涂氧化，产生了大量孪晶和超细晶粒，改善涂层的组织稳定性和耐蚀性能，同时生成了金属碳化物或金属硼化物包括Cr23C6、CrB、Ni3B等高硬度第二相，增加耐磨性能。并提供一种铜合金表面制备NiCrCoBSi高熵合金涂层的制备方法，提高涂层的结合力、耐磨和耐蚀性能。
现有技术中常加入Mo、W元素与碳结合形成的碳化物具有高的硬度，对硬度和耐磨性具有明显提升，但容易生成脆性相，影响涂层的使用寿命，因此本发明去除Mo、W，引入B和Si元素，一方面改善HVOF喷涂氧化现象，改善涂层的组织稳定性和耐蚀性能，另一方面利用金属碳化物或金属硼化物提高涂层硬度，增加耐磨性能。
一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1、清洁基体：经CrZrCu合金基体进行表面打磨、抛光、清洗、烘干、备用。
所述步骤S1中，试样表面抛光并采用丙酮、酒精等化学试剂去除基体表面的油渍和污渍，使待喷涂表面清洁度达到要求。
步骤S2、喷砂：采用喷砂的方式将经过净化的表面处理成微观凹凸不平具有一定粗糙度的表面。为喷涂作业前做活化准备，增加基体的整体表面积，使涂层更易粘附，增加结合力，优选地，粗糙度控制在Ra 5-7μm范围内。
所述步骤S2中，采用G25#钢砂进行表面粗糙处理，喷砂过程中，喷砂压力为0.3～0.5MPa，喷砂角度为90°，喷砂距离为120～180mm，横向速度为0.05m/s。
步骤S3、制备涂层：对试样进行火焰预热，进行NiCrCoBSi高熵合金涂层的HVOF喷涂；
所述步骤S3中，NiCrCoBSi高熵合金涂层喷涂过程中，预热温度100～150℃，煤油流量控制在5～7Gal/h，氧气流量控制在1800～2000SCFH，喷涂距离控制在300～400mm。
喷涂工艺过程中热源参数和操作参数是影响涂层质量的关键因素，其中氧气流量、煤油流量、喷涂距离为最主要影响因素。
(1)氧气、煤油流量对涂层质量的影响：
本文采用的超音速火焰喷涂技术以航空煤油为燃料，氧气为助燃剂。喷涂粉末在焰流中的加热过程极为复杂，一方面，粉末粒子的比热容、流动性都会影响其在焰流中的受热、升温；另一方面，粉末的粒径及粒径分布范围也会影响其加热时间、粉末温差等。因此，需要根据金属粉末的特性，合理控制煤油和氧气的流量，使粉末的速度和温度达到最佳状态，从而提升涂层的质量。
氧气、煤油的流量及其比例决定超音速射流的速度、温度及其它特性，对涂层显微结构影响较大。若煤油流量过低，氧气过剩则使射流呈现“氧化”气氛，飞行过程中粉末颗粒氧化加重，涂层中氧化物夹杂含量升高；若煤油流量过高，则导致焰流产生低温贫氧的状态，粉末受热不充分，涂层中未熔粒子和孔隙含量增加。在确定喷涂参数水平时，首先以获得中性焰流，并达到喷枪的设计功率为目标，选取氧气和煤油的流量及其比例，同时根据焰流温度与粉末熔点的匹配进行调整。
(2)喷涂距离对涂层质量的影响：
喷涂距离是指喷枪出口至待喷涂基体表面之间的距离，即粉末脱离枪管后在空气中飞行的距离。当粉末离开枪管后，由于仍在焰流区域内，并未立即脱离焰流，因此粉末的速度会经历先加速后减速的过程。此外，粉末的加热过程主要是在枪管内部，粉末在空气中飞行的过程中温度逐渐降低。喷涂距离过长时，粒子撞击基材动能和热量不足，颗粒变形不充分，导致涂层内孔隙和其它缺陷含量增加，涂层质量明显下降。喷涂距离过短时，粒子受热不充分，运动速度不能达到理想状态，导致涂层内缺陷增加。因此，喷涂距离的变化对涂层质量有重要影响。
超音速火焰喷涂的喷涂距离可调整的范围比较大，在200～400mm之间均可制备喷涂层。喷涂粉末离开枪口飞行过程中，粉末的温度随着距离的增加逐渐降低，粒子的运动速度则经历先加速后减速的过程。因此，确定喷涂距离水平时应选择使粒子获得最大速度的喷距范围，同时考虑到高温焰流对基体加热的不利影响等因素。经过前期探索，本文喷涂距离的选择范围为320～400mm。
(3)枪管长度对涂层质量的影响：
枪管长度会影响粉末出枪管的速度和热交换的有效性。喷涂过程中，粉末在枪管内的加热时间取决于枪管的长度。粒子的受热状态是喷涂过程中关键的因素，温度过高会导致粉末产生过烧现象，并黏附于喷枪内壁，使枪管发生堵塞；温度过低会使粉末不能充分熔化，从而使涂层中出现未熔颗粒，严重影响涂层质量。因此，喷涂时需选择合适的枪管长度。本文使用的JP5000超音速喷涂***配备的枪管规格有4英寸、6英寸和8英寸。
其中NiCrCoBSi高熵合金涂层采用合金粉末作为前驱体，所述前驱体的配比为：C：0.37％，Mo：2.0％，Cu：2.0％，Fe：1.67％，Cr：20.53％，Si：2.67％，B：2.33％，Co：11.3％，余量为Ni，合金粉末的粒径为15-53μm。所述合金粉末可以采用气雾法制备，也可以采用其他方法制备。
步骤S4、扩散退火：将制备完成的涂层试样整体放入真空热处理炉中进行扩散退火。
所述步骤S4中，在真空热处理炉中退火，退火温度为900～1000℃，退火时间为3～10h，随炉冷却。
制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层中，各元素的含量为C：0.2％-0.5％，Mo：1％-3.5％，Cu：0.5％-3.5％，Fe：0.5％-3.5％，Cr：17％-23％，Si：2％-4％，B：2％-4％，Co：10％-13％，余量为Ni。涂层孔隙率控制在1％以下。
孔隙是HVOF的主要成型缺陷，通过正交试验优化喷涂工艺，将涂层孔隙率控制在1％以下。
HVOF喷涂过程中涂层形成气孔和金属缩孔两种孔隙，其产生主要有以下因素(1)喷涂时，合金粒子处于未熔化或半熔化状态，由于基体界面粗糙，液态金属不能完全填充基体的缝隙。(2)熔化合金凝固速度较快，导致部分气体不能及时逸出，从而导致气孔的产生。(3)由于在凝固的大部分时间内，金属层处于糊状区状态。在这段时间里，液态金属一直在表面，在凝固结束时，液态金属随着内层凝固金属的收缩而被吸走，同时带走了外部气体。然后形成小气泡，这些小气泡在凝固后转变为孔。(4)涂层形成时发生液固转变，若液态金属量较少或者流动性差，凝固收缩产生的孔洞不能及时被填充，最终形成缩孔。
本申请制得的涂层为高熵合金涂层，其熵值为1.6R。
高熵合金***的混合熵随其组成元素的种类增多而增大，多组元的较高熵值降低形成固溶体所需自由能，促进各元素之间的相互溶解，减少高熵合金中的析出相数目；同时高熵合金的晶格势能差异导致极大增加了相对晶格势能低位置的含量，这会形成原子扩散陷阱进而降低扩散速度、阻碍其扩散行为，有利于抑制晶粒形核长大，进而达到细化晶粒，改善涂层的组织稳定性和耐蚀性能的效果。
不同元素之间的相互作用实现高熵合金强化，高熵合金的均匀、无规律的原子排序方式，实现额外的合金强化效果，呈现复合效应，在多主元合金中，元素之间产生协同效应，提高涂层的力学性能。
CrZrCu合金基体的组分和含量为Cr：0.5％～1.5％，Zr：0.1％～0.3％，Cu：余量。
其在涂层界面/基体处产生40～50μm的过渡扩散层，将涂层与基体的结合方式有机械结合转变为冶金结合，对涂层结合力有很大提升。涂层中的固溶体、铜合金γ-Cu基体均为FCC相，其中，固溶体为Co，Cr，Ni形成的置换固溶体，在扩散退火的工艺下，涂层中的Ni、Co等元素向铜基体扩散，基体中的Cu元素向涂层扩散，最终在涂层与铜基体之间形成约40～50μm宽的过渡扩散层。扩散层中主要包含Cu、Ni、Co元素，和少量Fe和Si元素。
相较于专利CN1431336A中为材料单独喷涂制作的中间层，将中间层作为粘合剂，而并非直接喷涂制作涂层，涂层与过渡层之间存在成分差异。本申请直接在铜合金表面制备涂层，产生的过渡层为涂层与基体之间由退火工艺扩散生成，具有更高的结合力。
超音速火焰喷涂(HVOF)作为应用较为广泛的热喷涂技术之一，因其火焰流速快、粉末动能大和低氧化等特点，形成的涂层致密度高，结合强度好，且对材料选择非常广泛。喷涂过程中具有高的喷涂速度和相比熔炼较低的温度，粉末颗粒被喷涂焰流加速到600m/s以上，促使涂层产生了剧烈塑性变形，有限元模型预测，当316不锈钢颗粒以520m/s和610m/s的速度飞行时，颗粒对涂层的冲击应力分别高达156MPa和277MPa，喷涂粉末在此冲击力下促使涂层产生了剧烈塑性变形，生成了100～500nm的超细晶粒和孪晶，B、Si等元素的加入，在降低涂层氧化的同时，其与涂层主元结合生成了如CrB，Ni3B，Cr23C6等高硬度的第二强化相，有效提升了涂层的硬度和耐磨性能；产生大量低ΣCSL晶界，打断RHABs网络的连通性，抑制晶间腐蚀的发生，有效提升涂层的耐蚀性，增强涂层的性能。
本发明借鉴Ni基自熔性合金和NiCrCo多主元合金的设计理念，开发了NiCrCoBSi自熔性高熵合金，增加了B和Si元素，降低了涂层的HVOF喷涂氧化。采用HVOF技术在铜合金表面制备了NiCrCoBSi涂层，在HVOF过程中，合金中强脱氧元素Si和B优先与氧反应，所形成的氧化物同时汽化，从而阻碍合金被氧化，同时HVOF技术促使涂层产生了大量孪晶和超细晶粒，制备出高耐磨高耐蚀的NiCrCoBSi高熵合金涂层，为铜及铜合金的表面改性在其它领域的应用提供技术支撑，促进多主元合金在工业领域中的应用。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种NiCrCoBSi自熔性合金，增加了B和Si元素，改善了涂层的HVOF喷涂氧化，产生了大量孪晶和超细晶粒，改善涂层的组织稳定性和耐蚀性能，同时生成了金属碳化物或金属硼化物等高硬度第二相，增加耐磨性能；
(2)本发明采用HHVOF制备的NiCrCoBSi高熵合金涂层在涂层界面/基体处产生40～50μm的过渡扩散层，将涂层与基体的结合方式有机械结合转变为冶金结合，有效提升涂层结合力。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为实施例1制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层截面BSE图谱；
图2为实施例1制得的EDS元素分布图谱；
图3为实施例1制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层和传统电镀NiCo涂层的显微硬度图谱；
图4为实施例1制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层和传统电镀NiCo涂层在450℃条件下高温磨损实验中的磨痕深宽图谱；
图5为实施例1制得的耐磨性能图谱；
图6为实施例1制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层和传统电镀NiCo涂层在3.5wt.％NaCl溶液中室温下的动电位极化图谱。
具体实施方式
下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本发明，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明作各种改变。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。因此，本发明的范围仅由所附权利要求来限定。
本申请的实施例以CrZrCu合金为基体，其组分和含量为Cu：98.8％，Cr：1.00％，Zr：0.20％。
显微硬度：使用HMV-2T型显微维氏硬度计测量涂层显微硬度分布，采用对角为136°的金刚石正四角锥压头，所选载荷为0.1kgf，加载时间为15s。通过高通量方法在涂层横截面打出10×10的硬度点矩阵，间距为30μm。
高温磨损：为研究涂层的高温磨损性能，采用MFT-5000型高温摩擦磨损试验机进行测试。试验温度为450℃，摩擦副选择直径为9.525mm的WC磨球，加载力100N，摩擦时间2h，摩擦速度60r/min。
电化学测试：电化学测试使用CHI-760E型电化学工作站，采用三电极体系，工作电极为涂层试样，选用饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，纯铂片为对比电极。电化学测试溶液选用3.5wt.％的NaCl溶液，试验温度为室温(25℃左右)。测试试样直径为13mm，厚度为3mm，采用动电位极化测试得到自腐蚀电流密度和电位，选择测量电压范围为-1.5～1VSCE，扫描速率为1mV/s。为保证结果的可靠性，每组测试都进行5次以上。
实施例1
一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法，其包括步骤：
步骤S1、清洁基体：将CrZrCu合金板进行表面进行打磨抛光，并采用丙酮、酒精等化学试剂去除基体表面的油渍和污渍，再将实验板材锁紧夹持固定。
步骤S2、喷砂：对板材采用高效喷砂机进行喷砂处理，工艺为喷砂压力0.5MPa，喷砂角度90°，喷砂距离150mm，横向速度0.05m/s，喷砂完成后按要求检查喷砂质量。
步骤S3、制备涂层：质检合格后进行喷涂，设定工艺参数，将待喷涂粉末送入烘干箱进行80℃烘干2小时，喷涂前在不送粉的情况下利用喷枪焰流对板材基体进行预热，基体表面温度为100℃，预热完成后进行喷涂制备，喷涂工艺为煤油流量5.5Gal/h，氧气流量控制在1900SCFH，喷涂距离360mm，在基体上制得厚度为1mm的NiCrCoBSi高熵合金涂层，其中，待喷涂粉末为气雾法制备得到的合金粉末，其包括组分配比为C：0.37％，Mo：2.0％，Cu：2.0％，Fe：1.67％，Cr：20.53％，Si：2.67％，B：2.33％，Co：11.3％，余量为Ni。
步骤S4、扩散退火：喷涂完成后，将其整体放入真空热处理炉中940℃下保温3h完成退火，制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层中，各元素的含量配比为：C：0.37％，Mo：2.0％，Cu：2.0％，Fe：1.68％，Cr：20.59％，Si：2.54％，B：2.17％，Co：11.34％，余量为Ni。
实施例1制备的NiCrCoBSi高熵合金涂层孔隙率为0.5％。在室温下的显微硬度为467HV0.1；磨损率约为1.53×10-5mm·N-1·m-1，在3.5wt.％NaCl中室温下的动电位腐蚀电流密度为7.83×10-7A·cm-2。
涂层的结构和性能如图1-4所示，其中可以看出涂层中元素存在明显的扩散行为，Co元素的扩散距离为31.2μm，Cr的扩散距离为35.0μm，Cu的扩散距离为44.1μm，Ni的扩散距离为42.0μm。
实施例2
一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法，其包括步骤：
步骤S1、清洁基体：将CrZrCu合金板进行表面进行打磨抛光，并采用丙酮、酒精等化学试剂去除基体表面的油渍和污渍，再将实验板材锁紧夹持固定。
步骤S2、喷砂：对板材采用高效喷砂机进行喷砂处理，工艺为喷砂压力0.4MPa，喷砂角度90°，喷砂距离180mm，横向速度0.05m/s，喷砂完成后按要求检查喷砂质量。
步骤S3、制备涂层：质检合格后进行喷涂，设定工艺参数，将待喷涂粉末送入烘干箱进行80℃烘干2小时，喷涂前在不送粉的情况下利用喷枪焰流对板材基体进行预热，基体表面温度为100℃，预热完成后进行喷涂制备，喷涂工艺为煤油流量5.5Gal/h，氧气流量控制在1900SCFH，喷涂距离380mm，在基体上制得厚度为1mm的NiCrCoBSi高熵合金涂层，其中，待喷涂粉末为气雾法制备得到的合金粉末，其包括组分配比为C：0.37％，Mo：2.0％，Cu：2.0％，Fe：1.67％，Cr：20.53％，Si：2.67％，B：2.33％，Co：11.3％，余量为Ni。
步骤S4、扩散退火：喷涂完成后，将其整体放入真空热处理炉中940℃下保温4h完成退火。制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层中，各元素的含量配比为：C：0.37％，Mo：2.0％，Cu：2.0％，Fe：1.68％，Cr：20.60％，Si：2.21％，B：2.13％，Co：11.34％，余量为Ni。
实施例2制备的NiCrCoBSi高熵合金涂层孔隙率为0.8％。在室温下的显微硬度为453HV0.1；磨损率约为1.54×10-5mm·N-1·m-1，在3.5wt.％NaCl中室温下的动电位腐蚀电流密度为7.86×10-7A·cm-2。
实施例3
一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层及制备方法，其包括步骤：
步骤S1、清洁基体：将CrZrCu合金板进行表面进行打磨抛光，并采用丙酮、酒精等化学试剂去除基体表面的油渍和污渍，再将实验板材锁紧夹持固定。
步骤S2、喷砂：对板材采用高效喷砂机进行喷砂处理，工艺为喷砂压力0.3MPa，喷砂角度90°，喷砂距离120mm，横向速度0.05m/s，喷砂完成后按要求检查喷砂质量。
步骤S3、制备涂层：质检合格后进行喷涂，设定工艺参数，将待喷涂粉末送入烘干箱进行80℃烘干2小时，喷涂前在不送粉的情况下利用喷枪焰流对板材基体进行预热，基体表面温度为150℃，预热完成后进行喷涂制备，喷涂工艺为煤油流量6.5Gal/h，氧气流量控制在2000SCFH，喷涂距离360mm，在基体上制得厚度为1mm的NiCrCoBSi高熵合金涂层。其中，待喷涂粉末为气雾法制备得到的合金粉末，其包括组分配比为C：0.37％，Mo：2.0％，Cu：2.0％，Fe：1.67％，Cr：20.53％，Si：2.67％，B：2.33％，Co：11.3％，余量为Ni。
步骤S4、扩散退火：喷涂完成后，将其整体放入真空热处理炉中960℃下保温3h完成退火。制得的NiCrCoBSi高熵合金涂层中，各元素的含量配比为：C：0.37％，Mo：2.0％，Cu：2.0％，Fe：1.68％，Cr：20.59％，Si：2.43％，B：2.11％，Co：11.34％，余量为Ni。
实施例3制备的NiCrCoBSi高熵合金涂层孔隙率为0.9％。在室温下的显微硬度为452HV0.1；磨损率约为1.59×10-5mm·N-1·m-1，在3.5wt.％NaCl中室温下的动电位腐蚀电流密度为7.90×10-7A·cm-2。
对比例1
对比例1选用电镀法制备的传统NiCo涂层，涂层中，Co：15％，Ni：余量，所述涂层的厚度为2mm。制备方法参照【王会菊,陈淼,杨武.NiCo/纳米SiO复合镀层的耐腐蚀及其摩擦学性能研究[J].西北师范大学学报:自然科学版,2007,43(6):51-54.】中NiCo涂层的制备方法。
制得的NiCo涂层在室温下的显微硬度为284HV0.1，磨损率约为7.91×10-5mm·N-1·m-1，在3.5wt.％NaCl中室温下的动电位腐蚀电流密度为1.38×10-5A·cm-2。

Claims (10)

1.一种高耐蚀高耐磨NiCrCoBSi高熵合金涂层，其特征在于，各元素的重量百分数为：C：0.2％-0.5％，Mo：1％-3.5％，Cu：0.5％-3.5％，Fe：0.5％-3.5％，Cr：17％-23％，Si：2％-4％，B：2％-4％，Co：10％-13％，余量为Ni。
2.根据权利要求1所述的NiCrCoBSi高熵合金涂层，其特征在于，涂层界面和基体处产生40～50μm的过渡扩散层，所述过渡扩散层中包含FCC相的CoCrNi固溶体。
3.根据权利要求1所述的NiCrCoBSi高熵合金涂层，其特征在于，所述涂层孔隙率小于1％。
4.根据权利要求1所述的NiCrCoBSi高熵合金涂层，其特征在于，所述高熵合金涂层硬度为450～500HV0.1；450℃条件下磨损率约为1.4×10-5～1.6×10-5mm·N-1·m-1；在3.5wt.％NaCl溶液中腐蚀电流密度为7×10-7～8×10-7A·cm-2。
5.一种制备权利要求1-4任一项所述的NiCrCoBSi高熵合金涂层的方法，其特征在于，包括以下制备工艺步骤：
步骤S1、清洁基体；
步骤S2、喷砂；
步骤S3、采用超音速火焰喷涂***制备涂层；
步骤S4、扩散退火。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述基体为CrZrCu合金基体，其组分和含量为Cr：0.5％～1.5％，Zr：0.1％～0.3％，Cu：余量。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，采用G25#钢砂进行表面粗糙处理，喷砂过程中，喷砂压力为0.3～0.5MPa，喷砂角度为90°，喷砂距离为120～180mm，横向速度为0.05m/s。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，预热温度为100～150℃，煤油流量为5～7Gal/h，氧气流量为1800～2000SCFH，喷涂距离为300～400mm。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备涂层的前驱体为粒径为15-53μm的合金粉末，各元素的重量百分数为：C：0.2％-0.5％，Mo：1％-3.5％，Cu：0.5％-3.5％，Fe：0.5％-3.5％，Cr：17％-23％，Si：2％-4％，B：2％-4％，Co：10％-13％，余量为Ni。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，在真空热处理炉中退火，退火温度为900～1000℃，退火时间为3～10h。
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