[發明專利]一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材

有效

• 申請號: 201410625058.5
• 申請日: 2014-11-07
• 公開（公告）號: CN104357781A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 程江波;劉丹;林盡染;凌慧;王澤華
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/12;C22C21/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

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技術領域????

本發明屬于材料加工工程專業中的熱噴涂領域，具體的說是涉及一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材，該粉芯絲材主要應用于鋼結構零部件在沿海及近海服役環境下的腐蝕防護。

背景技術

隨著世界能源危機的加劇和未來陸地資源日益枯竭，發展海洋經濟已列入各沿海國家的發展戰略。海洋經濟的核心是發展海洋高新科技，而海洋工程裝備是海洋高科技產業的基石。海洋工程裝備需要大量工程用鋼，然而，在海洋環境下這些工程結構鋼將受到潮流、鹽分、水溫、微生物等影響，腐蝕是其主要的失效形式。據統計，全世界每年因腐蝕造成的損失約為2.2萬億美元，占世界GDP的3%。我國每年因腐蝕造成的經濟損失至少達900億元人民幣，海洋腐蝕占30%以上。可見，對海洋工程結構鋼表面腐蝕防護問題的解決已刻不容緩。高速電弧噴涂技術是裝備零部件再制造工程的關鍵支撐技術之一，通過制備高性能涂層既可以發揮熱噴涂優質、高效、低成本的優勢，又可以獲得具有優質耐磨、防腐等性能的表面防護涂層，從而延長裝備關鍵零部件的服役壽命。近年來，為提高海洋工程結構鋼的服役壽命，熱噴涂鋅、鋁及其合金涂層技術對鋼鐵構件和構筑物進行長效防護受到人們的青睞。隨著海洋科技開發的廣度和深度的不斷拓展，未來對海洋工程裝備結構全壽命期安全性和可靠性的要求越來越苛刻，傳統的電弧噴涂防腐材料已難以適應工程構件在嚴酷的海洋服役環境下性能維護需求，而現有的海洋熱噴涂防護材料質量不足與種類短缺已成為海洋戰略研究開發的制約“瓶頸”，因此，加速新型耐蝕海洋工程結構鋼防護材料的研發已迫在眉睫。

亞穩態的非晶納米晶涂層材料具有比傳統材料更為獨特而優異的性能，是很有發展前景的新型材料；非晶材料內部不含晶界、位錯、空位等晶體缺陷，組織均勻，具有優異的耐蝕性能；納米晶材料存在尺寸效應，表面活性大，在腐蝕介質中可促進形成鈍化膜，阻礙腐蝕的發生。高速電弧噴涂基于材料制備與成形一體化的思路，噴涂含有非晶涂層形成元素的粉芯絲材，在噴涂過程中可原位動態冶金反應形成非晶納米晶涂層。目前高速電弧噴涂制備鐵基非晶合金涂層具有優質、高效、低成本的優勢，國內外學者對此進行了大量研究，但在電弧噴涂制備鋁基非晶納米晶涂層方面的文獻報道甚少，僅有裝甲兵工程學院的梁秀兵教授等人成功利用高速電弧噴涂技術制備了Al-Ni-Y-Co非晶納米晶涂層(《金屬學報》2012,?48(3)289-297)，但其粉芯絲材成本相對昂貴；獲得的涂層非晶含量相對較低和晶體含量較高，這直接影響了涂層性能質量；且材料成分體系單一。因此，研發出高非晶含量且成本相對較低、耐蝕性能優異的電弧噴涂新體系鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材仍然具有重大的意義。但至今為止，還未見利用電弧噴涂技術制備粉芯絲材成分為AlFeNiSi非晶納米晶涂層方面的報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有電弧噴涂鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材成本較高、涂層非晶含量較低且成分單一等問題，本發明提供了一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材，利用高速電弧噴涂該粉芯絲材制備出涂層具有結構致密，非晶含量較高，優異的耐蝕性能，并且成本低廉等特點。

本發明實現上述目的的技術方案是：

一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材，其特征在于該粉芯絲材外皮所用帶材為鋁帶，粉芯絲材填充率為34-38%，粉芯絲材包括以下各元素，其原子百分比為：10?-?15?at.?%?Si、3?-?8?at.%?Ni、8?-?14?at.%?Fe、余量Al。

所述的一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶層用的粉芯絲材，其特征在于，所述粉芯絲材包括以下各元素，其原子百分比為：10?at.?%?Si、3?at.%?Ni、8?at.%?Fe、余量Al。

所述的一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材，其特征在于，粉芯絲材的成分按原子百分比為：12?at.?%?Si、5?at.%?Ni、10?at.%?Fe、余量Al。

所述的一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材，其特征在于，粉芯絲材的成分按原子百分比為：13?at.?%?Si、7?at.%?Ni、12?at.%?Fe、余量Al。

所述的一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材，其特征在于，粉芯絲材的成分按原子百分比為：15?at.?%?Si、8?at.%?Ni、14?at.%?Fe、余量Al。

一種耐海洋環境腐蝕鋁基非晶納米晶涂層用的粉芯絲材的制備方法，其制備步驟如下：