[發明專利]鋼板表面制備厚氧化鋁陶瓷涂層的離心自蔓延法

無效

• 申請號: 201210581017.1
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN102978616A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 陳威;陳大智;譚佃龍;高一翔;朱丹;何亦棟;高柏清;劉陽
• 申請（專利權）人: 江陰東大新材料研究院
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 江陰市同盛專利事務所 32210
• 代理人: 唐紉蘭

技術領域

本發明提供一種鋼板表面制備厚氧化鋁陶瓷涂層的離心自蔓延法。屬于表面工程技術領域。

背景技術

在工業生產中，工件常常要在高溫、高壓、腐蝕、磨損等惡劣環境中服役。普通鋼板已難以滿足這一要求。目前，國內外普遍采用熱噴涂技術在鋼板表面制備涂層改性，但噴涂涂層的內聚強度及與基體的結合強度都較低，涂層與基體材料種類不同時，熱膨脹系數相差甚大，在溫度聚變時產生熱應力，影響涂層與基體的結合強度。同時涂層厚度不夠（很難達到毫米級），迫切需要一種有效的厚陶瓷涂層制備方法。離心自蔓延法，又稱為SHS離心鋁熱法。目前該技術只是在制造陶瓷內襯鋼管領域獲得成功應用。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種鋼板表面制備厚氧化鋁陶瓷涂層的離心自蔓延法。

本發明的目的是這樣實現的：一種鋼板表面制備厚氧化鋁陶瓷涂層的離心自蔓延法，包括以下工藝步驟：

步驟一、鋼板表面預處理

鋼板表面除銹、去油和噴砂粗糙化；

步驟二、打底層處理

用火焰粉末噴槍在鋼板噴過砂的粗糙面噴涂鎳包鋁粉打底層；

步驟三、制備厚氧化鋁涂層并實現致密化

將經步驟二打底層處理的鋼板2多塊，噴砂并打底層的粗糙面向內隔一定距離對放，用耐火材料6制成一個半封閉的反應空間，該反應空間下端用耐火磚1預留限流孔8，制成反應裝置，將整個反應裝置放置于中央有轉軸5的轉臺7上，在鋼板2與耐火材料6之間裝鋁熱焊劑3，點燃后按Fe₂O₃+2Al=2Fe+Al₂O₃式發生自蔓延反應，同時，驅動轉臺旋轉，使反應產物鐵和氧化鋁陶瓷在離心力作用下依次沖向轉臺上的鋼板表面，緩冷后在鋼板上得到厚氧化鋁涂層，該氧化鋁涂層厚度在2mm~3mm。

本發明的有益效果

1、節能高效

SHS反應充分利用鋁熱反應本身放出的熱量，反應中溫度最高可達4000℃，不需從外界再補充熱源，且反應速度較快，一般為0.1～20cm/s。

2、質量高

高溫可蒸發掉揮發性的雜質，因而產物通常是高純度的。自蔓延高溫合成可持續一段時間，有充分的熱能促成涂層與基體形成更完全的冶金結合，從而提高涂層與基體的結合強度和涂層的內聚強度。

3、將自蔓延離心熱壓技術與熱噴涂工藝相結合，提高了涂層與基體間界面的潔凈程度和活性。對仍處于高溫狀態的金屬陶瓷涂層進行離心加壓，使涂層與基材更好的結合，則無論是涂層的內聚強度還是界面結合強度都將顯著提高。可以滿足嚴重磨蝕環境下的使用需求。離心法加壓還會在涂層中殘留有益的壓應力，減輕和避免涂層的開裂。

綜上所述，此法利用了鋁熱反應，節約能源，一次可高效制備六到八塊甚至更多塊涂層鋼板，生產效率高。離心旋轉加壓致密化，可得到高質量氧化鋁陶瓷厚涂層。涂層鋼板具有耐腐蝕、耐沖擊（抗彈）、耐磨、高溫強度高、熱震性好、減振降噪等多種功能，可廣泛應用于服役條件惡劣的零件表面改性，風機葉片、導流板、耐磨板。

附圖說明

圖1為本發明反應所用的反應裝置俯視圖。

圖2為本發明反應所用的反應裝置側向剖示圖。

圖中附圖標記：

耐火磚1、鋼板2、鋁熱焊劑3、耐火填充材料4、轉軸5、耐火材料6、轉臺7、限流孔8、鍵9、軸承10、反應方向11、旋轉方向12。

最佳實施例：

本發明涉及一種鋼板表面制備厚氧化鋁陶瓷涂層的離心自蔓延法，所述方法包括以下工藝步驟：

步驟一、鋼板表面預處理

取長×寬×厚=640mm×980mm×厚8mm規格的網紋鋼板，表面除銹、去油和噴砂粗糙化；

步驟二、打底層處理

用火焰粉末噴槍在鋼板噴砂粗糙面噴涂鎳包鋁粉打底層；

步驟三、制備厚氧化鋁涂層并實現致密化