[發明專利]用于熱浸鍍鋅的多層復合陶瓷涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201310466639.4
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103522653A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 閻殿然;董艷春;陳學廣;張建新;楊勇;褚振華
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B32B9/04;C23C4/04
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及對金屬材料的鍍覆，具體地說是用于熱浸鍍鋅的多層復合陶瓷涂層及其制備方法。

背景技術

在熱鍍鋅的460～650℃溫度，液態鋅幾乎對所有金屬都有強烈的腐蝕性。這種腐蝕不僅使設備的壽命低、能耗高、非正常鋅耗增加，而且也使生產效率降低。耐液鋅腐蝕材料問題一直是提高熱浸鍍鋅設備壽命、降低能耗、減少非正常鋅耗、提高生產效率和降低成本的瓶頸。以工程上消耗最多的鋅鍋材料為例，目前工程上應用較為廣泛的是采用低碳鋼及鑄鐵為鋅鍋材料，這是一種不合理且無奈的材料選擇，因為鋅鍋材料，不僅要求有較高的耐蝕性，還要求有良好的導熱性、力學性能及加工性能。這些性能是互相制約的，耐液鋅腐蝕性較好的無機非金屬材料，其導熱性差，給熔鋅帶來極大的難度。而導熱性、力學性能和加工性能較好，并易于實現熔鋅加熱的金屬材料，其耐液鋅腐蝕性則較差，耐液鋅壽命明顯低于無機非金屬材料。目前工程上使用的鞍鋼生產的鋅鍋專用鋼，在460～480℃低溫鍍鋅條件下，使用壽命為8～12個月，在620～640℃的高溫鍍鋅條件下，使用壽命僅1個月。由于鋅鍋局部被腐蝕漏穿，需要停產進行鋅鍋的修補或更換，而停產維修一口百噸的鋅鍋所造成的損失就有上百萬元。因此耐液鋅腐蝕材料問題是熱鍍鋅行業急待解決的難題。

現今，國內外對于既導熱又耐液鋅腐蝕材料的研究主要有兩種，一種是整體材料，另一種是在鋼基體表面制備涂（滲）層材料。所述整體材料又分為無機非金屬材料和合金材料。無機非金屬材料主要是SiC及石英。SiC導熱性好，與液鋅不潤濕不反應，但韌性差，怕碰撞，造價高，且由于與液鋅不潤濕會導致在SiC的表面吸附較多的ZnO即鋅灰，使SiC的導熱性明顯降低。石英材料耐液鋅腐蝕，質地堅硬和致密，與液鋅不潤濕不反應，但性脆易斷，不能承受沖擊。采用碳纖維韌化石英，斷裂韌性可提高2個數量級，但價格昂貴。所述的合金材料主要以高熔點的耐液鋅腐蝕W-Mo合金為主。鋼鐵研究總院吳忠等于上個世紀70年代采用燒結法制備出質量分數為30%W和70%Mo的耐液鋅腐蝕合金，在鋅液中浸泡2年未見明顯腐蝕。但韌性較差，成型困難是這類材料的最大缺點，由于碰撞和擠壓而斷裂是其主要失效形式。日本大同株式會社加藤剛志等人在W-Mo合金中加Re,以改變其性能，質量份數為：0.05～10%Re、0.02～0.2%C、0.3～1.0%Ti、0.002～0.15%Zr、27～33%W,其余為Mo，這種合金只改變W-Mo合金的焊接性和耐熱性，但本質的脆性未得到明顯的改變。日本的旭硝子株式會社中央研究所抆崎等人對MoCoB合金進行了研究，其性能與W-Mo合金相似，且價格貴，無應用價值。河北工業大學曹曉明等人研制出Fe-B合金耐液鋅腐蝕材料。實際上在Fe基耐液鋅腐蝕合金中，B的加入只起到減緩熔融鋅對Fe的腐蝕速度的作用，并不能抑制液Zn對Fe的腐蝕。