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一种316L不锈钢表面的碳氮化钛涂层及其制备方法 

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申请/专利权人:中国石油天然气集团有限公司;中国石油天然气集团公司管材研究所

摘要:本发明公开了一种316L不锈钢表面的碳氮化钛涂层及其制备方法,该涂层具有等轴晶结构及微米级块状晶粒形貌,该结构可以有效改善碳氮化钛涂层与316L不锈钢基体之间的热膨胀系数失配,并降低涂层与基体之间界面应力以及涂层内应力的特点,具备等轴晶与微米级块状晶粒的碳氮化钛涂层材料可以实现高防腐、高耐磨及低应力的兼顾,该涂层与金属基体实现冶金结合,兼具高防腐、高耐磨、良好韧性与结合力等特点。本发明所述涂层可以有效改善地面管线用316L不锈钢材料的防腐蚀与耐磨损性能。

主权项:1.一种316L不锈钢表面的碳氮化钛涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,预处理316L不锈钢基材;步骤2,在化学气相沉积炉的腔体中通过第一辅助气体预热预处理后的316L不锈钢基材,预热后通入氮源、碳源和钛源在316L不锈钢基材上进行化学反应沉积,所述氮源和碳源均为气态,所述钛源通过第二辅助气体载入;所述化学反应沉积温度为650-850℃,时间为40-120min,所述沉积压力为0.01-0.08MPa;化学反应沉积后,在316L不锈钢基材表面形成碳氮化钛涂层;所述氮源为氨气、氮气、二氧化氮,或其组合;所述碳源为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、乙炔,或其组合;所述钛源为四氯化钛、钛粉、钛酸丁酯,或其组合;所述氮源的流量为500-800sccm,所述碳源的流量为600-1000sccm;步骤2后还包括冷却步骤,所述冷却步骤为:3-1第一阶段冷却过程:停止通入氮源、碳源、钛源及第一辅助气体,第二辅助气体的流量调整为100-200sccm,降温速率为5-10℃min,降温至500-600℃;3-2第二阶段冷却过程:降温至500-600℃时,停止通入第二辅助气体;降温至300-500℃时,停止通入所有辅助气体,随后冷却至室温;所述涂层附着在316L不锈钢表面,所述涂层由碳氮化钛微米晶粒组成,所述微米晶粒为块状,所述微米晶粒的平均长度为1-3μm,平均宽度为1-4μm,平均厚度为1-15μm;以原子总数计,涂层中氮元素的原子百分比为20-30%,碳元素的原子百分比为30-50%,钛元素的原子百分比为20-30%,三个元素原子百分比之和≤100%;涂层中,N,C和Ti的总含量≥95%;按所述涂层的总重量计;涂层中,等轴晶结构的体积V1与所述涂层的体积V0之比V1V0≥60%。

全文数据:

权利要求:

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