一种AlFe制造技术

本发明专利技术公开了一种AlFe

【技术实现步骤摘要】
一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法


[0001]本专利技术属于高熵合金表面涂层
，尤其涉及一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法。

技术介绍

[0002]高熵合金也是近年发展起来的一种新型金属材料，它是由五种或五种以上元素按照等原子比或近似等原子比混合形成的单相固溶体，具有强度硬度高，韧性好等优点，以及优异的热稳定性和高温力学性能。
[0003]AlFeCrCoNi高熵合金是目前研究较为成熟的一种合金体系。AlFeCrCoNi高熵合金微观组织由BCC单相固溶体组成，呈树枝晶形态，在NaCl溶液中具有优良耐蚀性、抗压强度和抗磨损性能，为进一步提升高熵合金使用性能，在其表面制备合适的涂层是有效途径之一。
[0004]常用的涂层制备方法为微弧氧化技术，其具有工艺简单、环保的特点，可在基体表面形成陶瓷质氧化物膜，能够有效的提高合金基体的性质。但是，微弧氧化陶瓷层的生长机理要求基体需为阀金属，在AlFeCrCoNi高熵合金中由于Fe并非阀金属，因此，难以使用微弧氧化方法在该高熵合金进行陶瓷化处理。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法，通过降低高熵合金中铁的含量及调节微弧氧化参数快速建立氧化膜，实现该高熵合金的表面陶瓷化。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法，其包括以下步骤：
[0007]对AlFe
x
CrCoNi高熵合金进行预处理；其中，0.3≤X≤0.7；
[0008]采用直流脉冲微弧氧化电源、以及配制好的硅酸盐微弧氧化电解液，以预处理后的AlFe
x
CrCoNi高熵合金为阳极，对预处理后的AlFe
x
CrCoNi高熵合金进行微弧氧化处理，在其表面形成陶瓷层；
[0009]其中，微弧氧化处理的电参量为：单脉冲输出电压为550～650V，频率为800Hz～1500Hz，占空比为3～6％，氧化时间为5～45min。
[0010]进一步地，0.3≤X≤0.5。
[0011]进一步地，X＝0.3。
[0012]进一步地，AlFe
x
CrCoNi高熵合金的制备方法为：
[0013]选择纯度均大于99.9％单质金属Al、Fe、Cr、Co和Ni备用；
[0014]用B2O3或者硼酸分别与单质金属Al、Fe、Cr、Co或Ni加热；
[0015]对加热后的单质金属Al、Fe、Cr、Co和Ni依次进行清洗、烘干；
[0016]按照熔点高低顺序，将烘干后的金属单质依次放入熔炼炉进行熔炼，熔炼后得到AlFe
x
CrCoNi高熵合金。
[0017]进一步地，熔炼包括：
[0018]抽真空，使熔炼炉炉腔内真空度达到3.0
×
10
‑3Mpa；
[0019]向炉腔内通入惰性气体，直至炉腔内真空度为
‑
0.05MPa；
[0020]保持真空，采用250A的熔炼电流、及10A的电磁揽拌电流进行正反重复熔炼，得到AlFe
x
CrCoNi高熵合金。
[0021]进一步地，硅酸盐微弧氧化电解液由固态分析纯硅酸钠、氢氧化钠、偏铝酸钠、草酸钛钾及去离子水组成；
[0022]其中，电解液中固态分析纯硅酸钠的浓度为50g/L，氢氧化钠的浓度为0.5g/L，偏铝酸钠的浓度为5g/L，草酸钛钾的浓度为10g/L。
[0023]进一步地，陶瓷层的厚度为5～30μm。
[0024]本专利技术的有益效果是：本专利技术以AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化为目标，通过调控高熵合金元素的匹配度，并结合高频率、低占空比、高电压的电参数，选配合适的微弧氧化电解液，可以在AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面快速获得黑色氧化膜陶瓷层，实现高熵合金的陶瓷化，提升其抗腐蚀耐磨损性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例高熵合金表面黑色陶瓷层的微观SEM图
[0026]图2为本专利技术实施例高熵合金经微弧氧化处理前后磨损曲线图
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0028]本专利技术公开了一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法，具体包括以下步骤：
[0029]对AlFe
x
CrCoNi高熵合金进行预处理，具体的，预处理可以是除油除脂，再用不同水砂纸磨制，最后抛光水洗等；其中，0.3≤X≤0.7；采用直流脉冲微弧氧化电源，以及配制好的硅酸盐微弧氧化电解液，以预处理后的AlFe
x
CrCoNi高熵合金为阳极，对预处理后的AlFe
x
CrCoNi高熵合金进行微弧氧化处理，在AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面形成陶瓷层；其中，微弧氧化处理的电参量为：单脉冲输出电压为550～650V，频率为800Hz～1500Hz，占空比为3～6％，氧化时间为5～45min，通过控制微弧氧化的时间，一方面可以控制膜层的厚度，另一方面还可以控制形成膜层的粗糙度，提高膜层的耐磨性。
[0030]本专利技术以AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化为目标，通过调控高熵合金元素的匹配度，并结合高频率、低占空比、高电压的电参数，选配合适的微弧氧化电解液，可以在AlFexCrCoNi高熵合金表面快速获得黑色氧化膜陶瓷层，实现高熵合金的陶瓷化，提升其抗腐蚀耐磨损性能。
[0031]在本专利技术实施例中，0.3≤X≤0.5，最优的X＝0.3。
[0032]AlFe
x
CrCoNi高熵合金的制备方法一般为熔炼法，本实施例的熔炼方法具体为：
[0033]选择纯度均大于99.9％单质金属Al、Fe、Cr、Co和Ni备用；
[0034]用B2O3或者硼酸分别与单质金属Al、Fe、Cr、Co或Ni加热，进而可以去除单质金属表面的氧化膜，使得单质金属的纯度更高。当使用硼酸时，硼酸分解形成硼酐，其熔点为580℃，反应过程为2H2BO3→
B2O3+2H2O；硼酐与Cu、Zn、Ni及Fe的氧化物形成易溶的硼酸盐，反应
过程为MeO+B2O3→
MeO
·
B2O3；从而去除单质金属表面氧化膜，MeO表示的是各金属单质形成的氧化物。
[0035]对加热后的单质金属Al、Fe、Cr、Co和Ni依次进行清洗、烘干；常见的清洗方法为超声清洗，清洗液采用酒精，烘干可以采用烘箱。
[0036]按照熔点高低顺序(低熔点金属单质在下、高熔点金属单质在上)将烘干后的金属单质Al、Fe、Cr、Co和Ni依次放入熔炼本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法，其特征在于，包括以下步骤：对AlFe
x
CrCoNi高熵合金进行预处理；其中，0.3≤X≤0.7；采用直流脉冲微弧氧化电源、以及配制好的硅酸盐微弧氧化电解液，以预处理后的所述AlFe
x
CrCoNi高熵合金为阳极，对预处理后的所述AlFe
x
CrCoNi高熵合金进行微弧氧化处理，在其表面形成陶瓷层；其中，所述微弧氧化处理的电参量为：单脉冲输出电压为550～650V，频率为800Hz～1500Hz，占空比为3～6％，氧化时间为5～45min。2.如权利要求1所述的一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法，其特征在于，0.3≤X≤0.5。3.如权利要求1所述的一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法，其特征在于，X＝0.3。4.如权利要求1所述的一种AlFe
x
CrCoNi高熵合金表面陶瓷化方法，其特征在于，所述AlFe
x
CrCoNi高熵合金的制备方法为：选择纯度均大于99.9％单质金属Al、Fe、Cr、Co和Ni备用；用B2O3或者硼酸分别与单质金属Al、Fe、Cr、Co或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨巍，程赵辉，石小倩，徐大鹏，蓝楠，武上焜，陈建，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：