[發明專利]一種防腐鋅鎳合金涂層的制備方法

無效

• 申請號: 201210199237.8
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102703848A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李相波;黃國勝;許立坤;王應發
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C23C4/08
• 分類號: C23C4/08;B22F1/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明涉及一種高鎳含量的鋅鎳合金涂層的制備方法，該涂層適用于海洋環境中鋼質構件的長效防護，屬海洋防腐與表面處理技術領域。

背景技術：

鋅-鎳合金具有極高的耐蝕性、低氫脆性、可焊性和機械加工性等優良特性，特別適合于高強度鋼零件的表面防護，一般多采用電沉積技術制備鋅-鎳合金鍍層；早在1947年，Schantz提出了在酸性鍍鋅液中加入一定組分的鎳鹽可獲得含鎳量為15%的合金鍍層，而且其耐蝕性優于鋅鍍層，并獲得了美國專利；70年代后，日本等國家為了提高鋼板的耐蝕性能，系統研究了在鋼基體表面電鍍Zn-Ni合金的工藝，并成功應用于生產。1991年Hadley?JS.提出了Zn-Ni合金作為鍍鎘層的替代物；1993年西班牙的Jalve?E．在氯化物液中獲得了無孔隙且對低碳鋼具有較高結合力的Zn-Ni合金鍍層；1996年Pushpvanam?M．用檸檬酸槽液電沉積制備Zn-Ni合金，進一步指出Zn-Ni合金可以作為鎘鍍層的替代層；現在鋅-鎳合金電鍍在防護性電鍍中所占的比例正逐年提高，2006年在歐洲已達36%。

目前，國內對Zn-Ni合金電鍍工藝的研究主要是在近十幾年發展起來的，1997年何為在氯化物溶液中沉積Zn-Ni合金，并對電流密度的影響進行了研究；2005年肖作安用硫酸鹽體系電鍍鋅鎳合金，總結出含鎳16%的鋅鎳合金鍍層的耐鹽霧性能是相同厚度純鋅鍍層的4.5倍。2008年田偉等對不同含量對Zn-Ni合金鍍層的晶體結構和耐蝕性能進行研究，并指出Ni含量為11.3％的Zn-Ni合金鍍層耐蝕性優于純Zn鍍層；2008年任婕等對鎳含量為13%的Zn-Ni合金鍍層的腐蝕機理進行研究，指出合金鍍層的耐鹽水浸泡性能是鍍鋅板的1.5～2.0倍，耐鹽霧試驗性能是鍍鋅板的2.5～4.0倍。

雖然到目前為止國內外諸多學者對電鍍鋅-鎳合金工作積累了大量的科研成果，但作為電鍍工藝來講，其自身也存在缺陷：一是鍍層不能太厚，一般在十幾個微米左右；二是鍍液對環境造成極大污染；與電鍍鋅-鎳合金工藝相比，熱噴涂制備鋅-鎳合金涂層有著工藝簡單、節約材料以及對環境污染小等優點，而且可以提高涂層的厚度，達到長效保護。洛陽船舶材料研究所的全紅燁等用電弧線材噴涂和火焰線材噴涂兩種熱噴涂工藝制得了鎳含量最高為7%的鋅-鎳合金涂層，指出鋅-鎳合金的耐蝕性優于純鋅，并隨鎳含量的增加，耐蝕性提高；但是在試圖進一步提高涂層鎳含量時，隨著鎳含量的增加，合金脆性增大，用熱擠壓和冷拉工藝不能制備高鎳含量的合金絲，無法提高合金的鎳含量；B.Arsenault等采用過飽和低壓氬氣保護熔煉法制備鎳含量為30%的鋅鎳合金粉末，并取得了良好的耐蝕性能，但是此方法能耗高，不適用于大規模工業生產。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，針對現有制備鋅鎳涂層工藝中的技術不足，尋求設計一種防腐鋅鎳合金涂層及其制備方法，得到成分均勻的高鎳含量的鋅鎳合金涂層，提高涂層耐蝕性，并降低生產成本，先從高鎳含量復合粉體的制備入手，將鋅鎳粉末進行混合團聚后，選擇工藝簡單且制造成本低廉的氧乙炔火焰噴涂工藝制備高鎳含量的鋅鎳復合涂層，并通過電化學性能評價不同鎳含量鋅鎳涂層的耐蝕性能。

為了實現上述目的，本發明基于鋅粉和鎳粉的物理化學特性有較大差異，為了使噴涂粉末粒度分布均勻且具有良好的流動性，采用料漿噴霧干燥制粉工藝方法將金屬粉末制備成不同鎳含量的團聚型鋅鎳復合粉末，使各原料的物相結構不發生變化；所制得的球狀粉末流動性好，能穩定均勻地送入噴槍焰流中充分熔融，沉積效率高，適宜噴涂涂層工藝的要求，有利于提高涂層厚度與成分的均一性、致密性和粘結性能。

本發明包括配制料漿、磨料、噴霧造粒、篩粉和噴涂五個工藝步驟：

（1）配制料漿：先將鋅粉和鎳粉按重量比70-90：10-30進行配比，攪拌混合均勻制成原料混合粉末，再將有機粘結劑和分散劑加入到原料混合粉末中混合均勻，再加入去離子水攪拌成料漿，靜置12小時備用；

（2）磨料：將步驟（1）的料漿用球磨機進行攪拌研磨，為了使料漿各組分和添加劑均勻分散，稠度各處相同，制成原料粉末呈分散懸浮狀態的研磨料漿；

（3）噴霧造粒：采用常規的造粒設備對懸浮狀的研磨料漿進行造粒，再噴霧干燥，其工藝參數：進風溫度為150-160℃，出風溫度為35-45℃，送料速度為6-6.5ml·s^-1，霧化盤轉速為17000r·min^-1，得顆粒狀團聚粉末；