[發明專利]耐微生物腐蝕AlN/Ti陶瓷金屬復合涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201911028205.X
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110616396B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 楊旭;魯元;孫福洋;張真;陳夢詩
• 申請（專利權）人: 西安特種設備檢驗檢測院
• 主分類號: C23C4/129
• 分類號: C23C4/129;C23C4/06;C23C4/137;C23C4/02;C01B21/068
• 代理公司: 西安啟誠專利知識產權代理事務所(普通合伙) 61240
• 代理人: 馮亮

本發明公開了一種耐微生物腐蝕AlN/Ti陶瓷金屬復合涂層的制備方法，包括：一、采用碳熱還原法制備AlN顆粒；二、將TC4鈦合金粉末和AlN顆粒混合均勻，得到噴涂粉末；三、將噴涂粉末烘干后采用超音速火焰噴涂工藝噴涂于管線鋼表面，得到耐微生物腐蝕的AlN/Ti陶瓷金屬復合涂層。本發明制備的陶瓷金屬復合涂層具有極優良的耐微生物腐蝕性能，用于長輸管道管線鋼的微生物腐蝕工作環境，涂層材料顯示出優異的耐微生物腐蝕性能，能夠滿足長輸管道管線鋼工作環境的要求，有效的解決長輸管道管線鋼微生物腐蝕的問題，在長輸管道防護領域有著良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于陶瓷金屬復合涂層制備技術領域，具體涉及一種耐微生物腐蝕AlN/Ti陶瓷金屬復合涂層的制備方法。

背景技術

隨著近年來我國石油及能源工業的快速發展，埋地管線里程越來越長已達8萬公里，占全世界總量的2.5％，國內70％的石油和99％的天然氣的運輸全部依賴管道運輸。長輸管線由于絕大部分埋設在土壤下，因此與土壤接觸而引起的腐蝕問題占腐蝕總量的比例最大，可導致管道穿孔泄露和開裂性嚴重事故，研究長輸管線的腐蝕問題，主要就是研究其與土壤接觸的腐蝕問題。近年來隨著埋地管線的輸送壓力逐漸增高和高硫、高酸、高鹽原油數量的增多，對管線鋼提出了更高的要求。目前，高壓、大管徑、高鋼級管線鋼是石油和天然氣輸送管道發展的必然趨勢，因此腐蝕失效問題便成為高鋼級管線鋼研制開發及應用過程中不可回避的一個重要問題。微生物腐蝕是指微生物生命活動直接或間接地促進了腐蝕過程所引起金屬破壞作用。微生物腐蝕危害范圍廣，不僅在地下建筑物，而且在機械、化工、核能、石油、航空和電力等領域的設備中造成嚴重影響。每年由微生物腐蝕造成的經濟損失為幾十億美元。引起腐蝕的微生物一般除了細菌及真菌外，還有藻類及原生動物等，在大多數場合下腐蝕應該是由各種細菌共同作用而引起的。微生物腐蝕可引起材料的點蝕，縫隙腐蝕，選擇性去合金腐蝕，氫脆，沉積層下腐蝕等廣泛存在于鋼鐵、銅、鋁及其合金中。微生物腐蝕會降低設備的使用壽命，工業用水和循環冷卻水系統、地下輸水和輸油管道等都受到微生物腐蝕的嚴重影響。大量的管線腐蝕調查研究表明，由于管線周圍的回填土提供了一個比未動土更有利于微生物生長的環境，而管線涂層提供的營養物質和陰極極化促進了微生物在管線表面的聚集，導致大多數管道外表面的剝離涂層下都存在微生物腐蝕。因此，微生物腐蝕失效問題成為管線鋼研制、開發、應用過程中不可避免的一個重要問題。

目前，管線鋼微生物腐蝕防治方法主要有：(1)物理方法，如使用紫外線照射殺菌或對生物膜進行外力刮擦；(2)化學方法，如使用殺菌劑；(3)防護性涂層，如在金屬材料表面涂覆抗菌涂層，涂覆防附著的超滑或超疏水涂層使其表面不易被微生物附著；(4)生物防治法，即通過微生物之間的競爭和拮抗等關系來防止微生物腐蝕。對于現役埋地輸送管線而言，目前最行之有效的方法來減緩或抑制微生物造成的腐蝕就是管線鋼外表面涂覆微生物腐蝕保護涂層。這是因為管線的外部通常聯合采用防護涂層和陰極保護來防止其腐蝕，其中防護涂層使管道表面與其周圍的土壤腐蝕介質隔離，陰極保護確保涂層局部缺陷部位下的管道表面得到電化學保護。然而，絕緣性防護涂層常因安裝使用過程中機械損傷、土壤應力造成的摩擦磨損等作用失去粘結力而發生剝離，與管道表面間形成縫隙，由此給微生物形成了適宜生存的微環境，進而導致發生微生物腐蝕，形成點蝕或穿孔等。因此，管線鋼表面涂覆的涂層應具備一定的耐磨擦耐磨損性能和剪切強度，這樣更有利于防護涂層的耐微生物腐蝕性能得到充分發揮。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種耐微生物腐蝕AlN/Ti陶瓷金屬復合涂層的制備方法。該方法利用TC4鈦合金代替傳統的純鈦作為涂層噴涂粉末，TC4鈦合金的鈍化膜較薄，具有穩定、完整、易發生自愈合等特點，可以阻止腐蝕的發展。該方法制備的陶瓷金屬復合涂層具有極優良的耐微生物腐蝕性能，用于長輸管道管線鋼的微生物腐蝕工作環境，涂層材料顯示出優異的耐微生物腐蝕性能，能夠滿足長輸管道管線鋼工作環境的要求，有效的解決長輸管道管線鋼微生物腐蝕的問題，在長輸管道防護領域有著良好的應用前景。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種耐微生物腐蝕AlN/Ti陶瓷金屬復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：