[發明專利]一種高溫水熱反應制備金屬件表面防銹陶瓷涂層的方法

有效

• 申請號: 201910303552.2
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110093595B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 沈少波
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及一種通過高溫水熱反應制備金屬件表面防銹陶瓷涂層的方法。本發明簡單來說就是將含有鋁離子的水溶液噴灑在600℃以上金屬板上，通過高溫水熱反應生成氧化鋁和四氧化三鐵等防腐蝕的陶瓷涂層，避免鋼鐵基底等金屬材料被高溫空氣氧化生成紅色三氧化二鐵鐵銹或常溫被海水腐蝕生成紅色三氧化二鐵鐵銹。此方法不僅能用于鋼鐵等金屬材料高溫軋制和熱處理過程防銹，還可用于鋼鐵等金屬材料在海邊儲運過程中防海水腐蝕。此方法不僅能用于鋼鐵材料構件，還可用于銅合金、鈦合金、鎂合金、鎢合金、鉬合金、鎳基和鈷基高溫合金做成的構件的防腐蝕。此方法具有成本低，操作簡單，效果顯著的特點。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料領域，涉及通過高溫水熱反應在金屬表面制備致密防腐陶瓷涂層的技術。以上所述陶瓷防腐涂層不僅可在鐵基金屬(高強鋼、普通碳鋼、不銹鋼等)表面形成，也可在銅合金、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形成。

背景技術

本發明涉及一種通過高溫水熱反應制備金屬件表面防銹陶瓷涂層的方法。隨著國家環保要求日趨嚴格，國內許多鋼鐵廠從人口密集的內地遷往沿海城市。由于沿海地區空氣濕度和鹽分濃度比內地高，造成鋼鐵廠冷卻水中氯離子等電解質濃度也比內地高，再加上冷卻水pH異常等水質原因，結果造成沿海鋼廠生產出的各種鋼鐵產品銹蝕程度普遍比內地嚴重得多。比如在淬火鋼生產過程中，水冷淬火后的鋼板在內地城市一般是不生銹的，但在同樣生產條件下沿海城市生產的淬火鋼板銹蝕嚴重，甚至造成相當一部分鋼板報廢。還有，沿海城市鋼廠生產的合格鋼鐵產品放在碼頭等待外運時在很短時間內就發生了銹蝕，這樣的情況在內地并沒有發生。因此，沿海城市鋼鐵廠生產所用水質和空氣缺陷問題造成了生產過程和儲運過程中鋼鐵銹蝕現象。如何避免這些過程鋼板銹蝕一直困擾著許多沿海鋼鐵廠。

為解決以上鋼板生銹難題，本發明提出通過高溫水熱反應在高溫鋼板表面形成一層致密的陶瓷涂層，阻隔鋼板基體接觸腐蝕性的水和空氣。這不僅避免了鋼鐵生產過程的鋼材銹蝕問題，而且還能使鋼材放在沿海碼頭不生銹。

目前,化工、冶金、火力發電廠、核電站、航海艦船、航空航天等行業中的金屬設備普遍存在著嚴重的高溫腐蝕問題,這使得金屬設備的性能和壽命降低,生產成本增加,并給設備安全運行帶來重大隱患。目前報道研究的耐高溫防腐涂料涂層主要是改性的有機硅耐高溫涂層，熱鍍鋅和熱鍍鋁涂層。它們的最高使用溫度一般在400-600℃左右，而且這樣的涂層由于使用了昂貴的有機硅，而且熱鍍鋅和熱鍍鋁設備龐大，涂層制備成本較高。

發明內容

為解決以上金屬產品生銹難題，本發明提出一種通過高溫水熱反應在高溫金屬表面形成一層致密的陶瓷涂層，這不僅避免了金屬產品在生產和加工過程中銹蝕問題，而且還能使金屬產品在惡劣的儲運過程中不生銹。這樣的涂層制備成本一般很低，比如淬火鋼防銹涂層制備的防銹劑原料成本為每噸鋼低于0.3元。

本發明涂層可用在鐵基金屬(高強鋼、普通碳鋼、不銹鋼等)、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表面。

本發明包括以下步驟：

1)將固體含鋁鹽溶于水中制得含鋁離子的水溶液A；

2)將步驟1)中的水溶液A噴在高溫金屬件表面，通過高溫水熱反應制得防銹陶瓷涂層。

進一步地，步驟1)所述的水溶液A中鋁離子濃度在0.01mol/L以上。

進一步地，步驟1)中所述固體含鋁鹽包括硝酸鋁、磷酸鋁、硫酸鋁、碳酸鋁、醋酸鋁、氯化鋁等含鋁鹽中的一種或多種混合物。

進一步地，步驟2)中所述高溫金屬件的表面溫度在600℃以上。

進一步地，步驟2)中所述噴灑水溶液A過程中高溫金屬件的表面溫度維持在600℃以上至少1秒。