[發明專利]一種鈦合金熱加工用表面防護涂料及其應用

有效

• 申請號: 201410143170.5
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103923502A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 李超;田文遠;馬衛園;辛娜;張茜
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: C09D1/04
• 分類號: C09D1/04;C09D5/20
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

技術領域

本發明屬于表面工程技術領域，具體地說是涉及一種在鈦合金加工過程中對其表面具有防氧化保護和自剝落能力的防護涂料。

背景技術

鈦合金具有密度低、高溫強度好、抗蠕變能力強和熔點高等優點，目前已成為航空航天工業和高科技產品的熱點材料。但是在高溫熱處理過程中，鈦合金表面和大氣中的氧發生氧化反應，在其表面形成一層氧化皮和硬而脆的表面滲層，這不僅使占投料量2.2%以上的鈦合金損失掉，而且還會給后序熱加工造成很大困難，甚至使整個合金工件報廢。因此，在熱加工過程中防止鈦合金氧化是提高其產品質量和材料利用率的有效手段。涂層保護技術是解決這一問題的少數有效方法之一，比起真空保護技術和惰性氣體保護熱加工技術，它具有涂敷工藝簡單、保護效果顯著、成本低、適用于大工件的熱加工等優點。

然而，我國對鈦合金熱加工用保護涂層的研制并不理想，并且現有的用于制備鈦合金防氧化涂層的初始原料都是分析純或工業純的金屬氧化物和非金屬氧化物，而且，為了達到低溫及軟化的效果，通常在涂層組分中添加一定量的對環境有害的鉛元素。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用工業廢棄物硼泥和廢玻璃為原料制備的鈦合金高溫防護涂料。該涂料可直接刷涂在鈦合金工件表面上，并在熱加工過程中形成高溫防護層，達到減少鈦合金的氧化燒損，提高出材率及鈦合金表面質量的目的；同時涂層具有在熱處理完成后的冷卻過程中從鈦合金表面自剝落的能力。

本發明另一目的在于提供所述鈦合金熱加工用防氧化涂料的應用。

本發明采用的技術方案是：一種鈦合金熱加工用表面防護涂料，由以下原料按重量份配比制成：

水玻璃粘結劑???10份、

工業廢料???????5～10份、

輔助填料???????4.5～10份。

其中，所述的水玻璃粘結劑為按重量百分比，含0.5-1.5%的聚丙烯酸鈉和3-7%的Na₂SiO₃·9H₂O的水溶液。

所述的工業廢料為硼泥粉和廢玻璃粉按質量比1:（2～4.5）的混合。其中，硼泥粉和廢玻璃粉是將工業廢棄物硼泥和廢玻璃分別粉碎、球磨、過100目篩，取篩下物，分別得到硼泥粉和廢玻璃粉，即可使用。

所述的輔助填料是氧化鈣、二氧化鈦和鈉長石，按質量比1:（1～1.5）:（2～6）的混合。氧化鈣和二氧化鈦過200目篩，取篩下物，鈉長石過100目篩，取篩下物。

上述鈦合金熱加工用表面防護涂料的制備方法是：按上述水玻璃粘結劑、工業廢料和輔助填料的配比取料，原料在球磨罐中，經行星式濕法球磨1～2小時即可制備出均勻的料漿。

一種在鈦合金表面制備涂層的方法：采用合適的刷涂方法將上述涂料涂刷在經過凈化的鈦合金工件表面上，將涂敷后的鈦合金樣品放在空氣中自然風干1～2小時，再放入100℃的鼓風干燥箱中干燥1～2小時。

該涂層可在高溫作用下形成連續的保護涂層，有效降低鈦合金在熱加工過程中的高溫氧化燒損，而不改變鈦合金工件基體原有性能。

合適的刷涂方法，是指涂敷的時候刷筆要做到單一方向刷涂，不要來回刷涂，保證涂層沒有氣泡、涂敷均勻。涂層的厚度大約150～300μm，可以通過多次刷涂來控制涂層厚度。

凈化金屬基材表面，是指去除了那些自然形成的覆蓋物從表面顯露出金屬自然色澤和表面晶體結構的表面。其主要內容就是選擇適當的方法去除自然覆蓋物，達到與所要求的清凈度。本技術要求金屬基材的表面光潔度為600^#，并且表面無油脂、銹跡、污物等。（例如：采用砂紙打磨工件表面以去除表面覆蓋物，并達到相應表面光潔度；再用酒精或丙酮清洗工件表面油污等。）

本發明的有益效果是：

1.綠色環保，成本低廉。本發明的鈦合金熱加工用表面防護涂料，所選用的大部分原料是工業廢棄物和礦物原料，實現了廢棄物的資源化利用，變廢為寶，緩解了環境污染問題，同時降低了涂料的成本；另外，本涂層在不含有害元素鉛的前提下，可以在500～900℃的溫度區間為鈦合金提供良好的防氧化保護。

2.工藝簡單，適用范圍廣。由于該涂料是以水基水玻璃為粘結劑，以100目以下的粉體為骨料或輔助填料內含于粘結中，像油漆那樣刷涂在經過預處理的金屬表面上，自然風干，常規低溫干燥形成涂層。它不需要昂貴的設備，且工藝簡單，并且對工件的形狀和大小都無任何限制；另外，該工藝無毒、無污染，可以適用絕大多數環境。