[發(fā)明專利]耐液鋅腐蝕超音速噴涂TiAl-Nb復合涂層的制備方法

有效

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• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102418064A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設計）人: 林均品;張來啟;曾紅杰;張少杰;何新玉
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C23C4/08
• 分類號: C23C4/08;C23C4/02;C23C4/18
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本發(fā)明涉及一種耐液鋅腐蝕超音速噴涂TiAl-Nb復合涂層的制備方法，屬于耐腐蝕涂層制備技術領域。

背景技術

在工業(yè)熱浸鍍鋅生產中，沉沒輥、軸承、鋅鍋等部件在液態(tài)鋅中腐蝕嚴重，頻繁的維修與更換嚴重阻礙了生產的發(fā)展。表面改性技術是提高材料性能最有效的方法之一。目前，國內外普遍采用表面改性的方法對熱浸鍍鋅生產部件進行表面處理，以求改善材料的耐液鋅腐蝕壽命。WC-Co涂層是目前工業(yè)生產中保護材料耐液鋅腐蝕應用最廣泛的涂層，但其平均1-3周的使用壽命已不能滿足生產的發(fā)展，難以有效解決熱浸鍍鋅生產過程中的液鋅腐蝕問題。

近幾年，耐液鋅腐蝕材料的研發(fā)吸引了越來越多科技工作者的目光和關注，也取得了一定的進展。但是，距離這些材料真正應用于生產實踐還有很大的差距。目前為止，根據(jù)文獻報道（S.?Matthews,?B.?James,?J.?Therm.?Spray?Technol.?19?(2010)?1283.）超音速噴涂MoB/CoCr?涂層是耐液鋅腐蝕性能最好的材料。在熔融態(tài)Al-45wt.%Zn?和Al-Zn-1.5wt.%Si合金中，超音速噴涂MoB/CoCr涂層耐腐蝕壽命（>600h）遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)超音速噴涂WC-Co和WC-Co-Cr涂層。

根據(jù)我們課題組前期的研究發(fā)現(xiàn)，TiAlNb合金具有優(yōu)異的耐液鋅腐蝕性能（J.P.Lin,?CHN?Patent?10011237.5,?2006）。Ti₄Nb₃Al₉合金在熔融鋅液中（Zn-0.2wt.%Al）耐液鋅腐蝕壽命超過150天，其性能遠遠優(yōu)于現(xiàn)有耐液鋅腐蝕材料。但是，TiAlNb合金由于其脆性和難加工性，使其很難直接被作為結構材料加以應用。采用超音速噴涂（HVOF）工藝對不銹鋼基體表面進行噴涂處理，結果顯示TiAlNb涂層同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的耐液鋅腐蝕性能，耐腐蝕壽命超過50天，優(yōu)于資料報道中的超音速噴涂MoB/CoCr?涂層。超音速噴涂TiAlNb涂層耐液鋅腐蝕壽命與MoB/CoCr?涂層相比，耐液鋅腐蝕壽命提高一倍以上。TiAlNb合金作為一種新型材料非常有希望在熱浸鍍鋅工業(yè)生產領域加以應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有涂層不能對熱浸鍍鋅部件提供有效保護而帶來的腐蝕失效問題，提供一種耐液鋅腐蝕TiAl-Nb復合涂層的制備方法。

一種耐液鋅腐蝕超音速噴涂TiAl-Nb復合涂層的制備方法，其特征在于：具體制備步驟為：

1）、在制備底層涂層之前基體表面進行預處理，所述預處理包括打磨和粗化、清洗及除銹；

2）采用超音速噴涂方法在基體表面制備粘結層涂層，其中所述超音速噴涂過程中噴涂的粉末為NiCr₅Al，粉末的粒度為10～45μm,?粘結層厚度為0.05～0.15mm。噴涂工藝參數(shù)為：氧氣流量為160～220?L/min,?丙烷流量為25～35?L/min，噴涂距離為190?～220mm,?空氣壓力為0.3～0.4MPa,?送粉量為20?-50g/min；

3）對步驟2）所述粘結層涂層進行烘干及預熱；

4）通過超音速噴涂制備TiAl-Nb表面涂層，噴涂的粉末為TiAl-Nb?金屬間化合物合金經(jīng)真空熔煉、機械破碎及篩選后的粉末；粉末粒度為10～45μm,?噴涂涂層厚度為1.0～2.0mm;?噴涂工藝參數(shù)為：氧氣流量為140～200?L/min,?丙烷流量為20～30?L/min，噴涂距離為190～220mm,?空氣壓力為0.3～0.4MPa,?送粉量為5?-20g/min。

步驟1）所述打磨和粗化包括選用噴砂粒徑為20目～60目的棕剛玉砂，對所述基體表面進行粗化，其中粗化程度為：粗糙度≥5。

步驟3）所述的預熱，預熱溫度為100℃～150℃。

本發(fā)明的創(chuàng)新點在于提供了一種新型耐液鋅腐蝕涂層及其制備方法，采用超音速噴涂工藝制備復合涂層，改善了單一Ti₄Nb₃Al₉涂層與基體結合強度強度低，易脫落失效的問題。可廣泛用于液鋅腐蝕破壞環(huán)境下使用的零部件的表面防護。

本發(fā)明通過超音速噴涂工藝有效地將兩種涂層優(yōu)點相結合，制備的復合涂層致密、均勻、結合強度高，涂層結合強度≥65MPa,?涂層硬度HV_0.1≥500，涂層抗液鋅腐蝕能力較WC-Co?涂層提高3倍以上。?

附圖說明