[發(fā)明專利]一種長期耐500℃高溫和海水腐蝕的金屬件表面涂層制備方法

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• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN111117312A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈少波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京綠時順風(fēng)科技有限公司
• 主分類號: C09D1/04
• 分類號: C09D1/04;C09D1/00;C09D5/10
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本發(fā)明涉及一種長期耐500℃高溫和海水腐蝕的金屬件表面涂層制備方法。本發(fā)明簡單來說就是將各種超細(xì)金屬粉通過水性粘接劑室溫涂在各種金屬件表面。本發(fā)明所述“長期耐500℃高溫”是指金屬件表面涂層長期暴露在500℃空氣氣氛中不起皮、不開裂。此涂層能有效降低500℃高溫下金屬氧化速率。本發(fā)明所述“長期耐海水腐蝕”是指有涂層的金屬長期浸泡在室溫靜態(tài)海水中不生銹。此涂層可用在各種金屬表面。可用的超細(xì)金屬粉包括各種金屬粉。常溫制得的涂層粘接強(qiáng)度一般在8.5Ma左右，加熱后涂層粘接強(qiáng)度會增加，最高可達(dá)19MPa。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種長期耐500℃高溫和海水腐蝕的金屬件表面涂層制備方法。本發(fā)明簡單來說就是將各種超細(xì)金屬粉通過粘接劑室溫涂在各種金屬件表面。本發(fā)明所述“長期耐500℃高溫”是指金屬件表面涂層長期暴露在500℃空氣氣氛中不起皮、不開裂。此涂層能有效降低500℃高溫下金屬氧化速率。本發(fā)明所述“長期耐海水腐蝕”是指有涂層的金屬長期浸泡在室溫靜態(tài)海水中不生銹。此涂層可用在鐵基金屬(高強(qiáng)鋼、普通碳鋼、不銹鋼等)、鋁合金、銅合金、鈦合金、鎂合金、鎢合金、鉬合金、鎳基和鈷基高溫合金等金屬件表面。可用的超細(xì)金屬粉包括金屬鋁粉、不銹鋼粉等各種合金粉、金屬鎳粉、金屬銅粉、金屬硅粉、金屬鉻粉、金屬鎂粉、金屬鉬粉、金屬鎢粉、金屬鈦粉、金屬鋯粉、金屬鉿粉、金屬金粉、金屬銀粉、鉑族金屬粉等熔點(diǎn)在640℃以上的以上金屬粉中的一種或幾種混合物，以及它們和少量金屬鋅粉組成的熔點(diǎn)在640℃以上的混合金屬粉。

背景技術(shù)

目前，化工、冶金、火力發(fā)電廠、核電站、航海艦船、航空航天等行業(yè)中的金屬設(shè)備普遍存在著嚴(yán)重的高溫腐蝕問題，這使得金屬設(shè)備的性能和壽命降低，生產(chǎn)成本增加，并給設(shè)備安全運(yùn)行帶來重大隱患。

目前報(bào)道研究的耐高溫防腐涂料主要是改性的有機(jī)硅耐高溫涂料。它由有機(jī)硅和一些低熔點(diǎn)陶瓷粉填料組成。有機(jī)硅在低溫下作為涂層的粘接劑，并能在金屬件表面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而保護(hù)金屬件免受海水腐蝕。可是在400℃左右，有機(jī)硅分解從而失去粘接性能，而低熔點(diǎn)陶瓷粉填料此時熔化作為新的粘接劑。我們試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一些商業(yè)的有機(jī)硅耐高溫涂料用在碳鋼表面，在經(jīng)受了500℃高溫2小時后冷卻，涂層開裂了。可能的原因是低熔點(diǎn)陶瓷粉填料和碳鋼之間熱膨脹系數(shù)差別很大造成的。因此，如何制備一種長期能耐500℃高溫不開裂的碳鋼屬表面涂層是一個懸而未決的難題。

金屬鋁熔點(diǎn)為660℃，純金屬鋁涂層有望使涂層耐熱溫度提高到500℃。對于金屬鋁鍍層來說，能工業(yè)應(yīng)用的工藝主要有熱浸鍍、滲鍍、熱噴涂(火焰、等離子、電弧)，但能對大型鋼件做原位涂覆的只有熱噴涂。熱噴涂技術(shù)需要將涂層材料(如鋁絲)通過某種方式在達(dá)到工件表面之前使其熔化、霧化，并以較高的速度去撞擊基體，從而在基體上形成一層致密且具有高粘合度的涂層。但缺點(diǎn)是熱噴涂材料在達(dá)到工件表面之前已高溫熔化，由于溫度極高，難免會存在鋁粉顆粒氧化成陶瓷氧化鋁等現(xiàn)象，從而使陶瓷涂層和金屬基底熱膨脹系數(shù)差異大，導(dǎo)致涂層開裂；另外熱噴涂涂層孔隙率較大(5-15％)、均勻性較差。大的孔隙率使得熱噴涂鋁涂層不能在高溫下有效阻擋空氣中氧氣氧化鋼基體和阻擋海水中鹽霧腐蝕鋼基體。另外，熱噴涂設(shè)備龐大，操作粗放，難以做到對細(xì)小的脫落鋁涂層進(jìn)行原位無死角修補(bǔ)。因此，工業(yè)上迫切需要一種既能制備低孔隙率的鋁涂層方法，使得鋁涂層既能抗海水腐蝕又能抗高溫氧化。