[發明專利]一種熱噴涂非晶合金涂層的孔隙封閉處理方法

有效

• 申請號: 201610749222.2
• 申請日: 2016-08-29
• 公開（公告）號: CN107794487B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 張鎖德;吳靜;孫文海;王建強;徐紅艷;張海燕;岳智君;高新華
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所;中國船舶重工集團公司第七0一研究所
• 主分類號: C23C4/18
• 分類號: C23C4/18;C23C4/129;C23C4/06;C25F3/06;C25F3/14;C23F17/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富;周秀梅

本發明公開了一種熱噴涂非晶合金涂層的孔隙封閉處理方法，屬于熱噴涂技術領域。該方法首先通過電化學處理溶解涂層孔隙周圍貧鉻的不耐蝕區域，從根本上消除涂層中腐蝕過程中的薄弱環節，再通過后續的環氧樹脂封閉處理大幅度提高涂層耐蝕性能。電化學處理采用包含普通三電極電解池的電化學工作站中進行，電解質溶液為質量分數0.3～0.6％的氯化鈉溶液；應用電位為相對飽和甘汞電極1.2V；處理時間30～50分鐘。本發明可消除涂層中的不耐蝕區域，從根本上提高涂層的耐蝕性能，適合中小型零部件熱噴涂非晶合金涂層后孔隙缺陷的后續處理以提高噴涂構件整體的耐腐蝕性能。

技術領域

本發明涉及熱噴涂技術領域，具體涉及一種熱噴涂非晶合金涂層的孔隙封閉處理方法。

背景技術

非晶態合金結構上具有長程無序、短程有序的結構特性；以及本征上不存在晶界、偏析、晶體缺陷及夾雜物等缺陷，使其具有諸多晶態合金所不具有的特性：如力學性能方面的高強度、高硬度、高彈性極限與良好的耐磨性；物理性能方面的優異軟磁性能及高磁導率；化學性能方面的高耐腐蝕性等。近幾十年來，人們除了關注制備大尺寸塊體非晶合金外，也更加關注非晶合金作為表面防護涂層的應用。非晶態合金作為表面防護涂層不僅有效避開了其本征脆性、形成能力有限等問題，而且還發揮了其優異的耐磨耐蝕性能，突破了非晶態合金的應用瓶頸。在眾多非晶態合金體系中，鐵基非晶合金是最具應用前景的體系之一，目前已經在石油化工、水電火電、艦船防腐以及核工業等領域得到應用或展現出廣闊的應用前景。

目前，鐵基非晶涂層的制備主要采用熱噴涂方法。眾多熱噴涂方法中，超音速火焰噴涂具有高焰流速度和低火焰溫度，更利于制備的涂層獲得非晶態結構，被公認為是制備鐵基非晶涂層的最佳方法。超音速火焰噴涂方法可以較大程度降低涂層中孔隙率，但涂層中的孔隙缺陷仍然不可避免的存在。眾所周知，涂層的耐蝕性能與孔隙缺陷密切相關，孔隙缺陷所致腐蝕導致的涂層分層和剝落是涂層最常見的失效方式之一。在一些苛刻的使役環境，如含氯離子介質中，鐵基非晶涂層同樣遭受孔隙缺陷引起的腐蝕，大大降低鐵基非晶涂層的腐蝕防護效果及使用壽命，從而限制了鐵基非晶涂層在各領域的廣泛應用。

解決熱噴涂涂層中孔隙缺陷的主要途徑是孔隙封閉技術，即采用刷涂或浸泡等方法將封孔劑均勻涂覆于涂層表面，填塞涂層孔隙缺陷，從而實現對熱噴涂涂層的封孔處理。對于非晶合金涂層而言，常用的封孔處理同樣可以實現涂層表面一定深度的孔隙封閉，可以阻止腐蝕介質沿著孔隙滲透至基體，并在一定程度上提高耐蝕性能。鐵基非晶合金的高耐蝕性主要得益于其內部耐蝕組元(主要為鉻)高含量及其均勻分布，易于在其表面形成均勻穩定的鈍化膜，阻止腐蝕介質與內部金屬的反應。然而，通過對鐵基非晶涂層的耐蝕機制及其與孔隙缺陷的關聯性的深入研究發現孔隙缺陷周圍存在著貧鉻區，這些鉻貧乏區域是腐蝕開始的位置，即孔隙缺陷周圍的貧鉻區是誘發腐蝕的關鍵。傳統的單純封孔處理只是在一定程度上阻止了溶液的擴散通道，并沒有消除涂層中的不耐蝕區域，因此不能從根本上提高涂層的耐蝕性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱噴涂非晶合金涂層的孔隙封閉處理方法，該方法用于解決單純封孔處理無法從根本消除涂層不耐蝕區域的問題，從而大幅度提高涂層的耐蝕性能。

一種熱噴涂非晶合金涂層的孔隙封閉處理方法，該方法首先對熱噴涂非晶合金涂層進行電化學極化處理，使涂層上孔隙周圍貧鉻的不耐蝕區域溶解，然后采用有機封孔劑對涂層進行封閉處理。

所述電化學極化處理是利用電化學工作站結合三電極電解池對涂層進行處理，使涂層孔隙缺陷周圍的貧鉻區(不耐蝕區域)溶解；其中：對涂層表面施加陽極極化電位為1.2V_SCE，采用的電解質溶液為0.3～0.6wt.％氯化鈉溶液，處理時間為30～50分鐘。電化學極化處理后，不耐蝕的涂層區域均被溶解，剩余的涂層具有較高的耐腐蝕性能，但存在明顯的孔隙缺陷。

所述電化學極化處理過程中，采用的三電極電解池中對電極為20mm×20mm×1mm(長×寬×高)的Pt片，參比電極為飽和甘汞電極(SCE)，工作電極為非晶合金涂層，暴露涂層面積為1平方厘米。