[發(fā)明專利]一種鈦合金涂層及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011583319.3
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN112812589B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濤;何新波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)廣州新材料研究院
• 主分類號(hào): C09D1/00
• 分類號(hào): C09D1/00;C09D7/61;C09D7/65;C09D5/08;C23C24/10
• 代理公司: 廣州圣理華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44302
• 代理人: 董覺非;胡小英

本發(fā)明公開了鈦合金涂層及其制備方法。該鈦合金涂層由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：鈦或鈦合金粉40～85％，光吸收劑10～40％，包覆劑1～10％，粘結(jié)劑1～10％，表面活性劑0.1～5％，溶劑余量。所述光吸收劑包括納米TiO₂和納米CeO₂，納米TiO₂和納米CeO₂的質(zhì)量比為1?4:1；所述的鈦合金粉為Ti?6Al?4V、Ti?5Al?2.5Sn和Ti?8Al?1Mo?1V中的任意一種，所述包覆劑為聚乙二醇；所述粘結(jié)劑為聚乙烯醇PVA，所屬表面活性劑為OP?10。本發(fā)明以鈦合金粉末為涂層原料，在氬氣保護(hù)下，采用激光熔覆的方法制備鈦合金涂層具有較好的耐腐蝕性，將該涂層推廣應(yīng)用于工業(yè)金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕領(lǐng)域，既可延長基體材料在苛刻環(huán)境中的服役年限，解決工業(yè)腐蝕的難題，又能有效降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋼材防腐制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鈦合金涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

鋼鐵被稱作“工業(yè)的骨骼”，是我國工業(yè)發(fā)展的基石，在各行各業(yè)中都有著廣泛的應(yīng)用。但鋼鐵在海洋工況環(huán)境中更容易產(chǎn)生腐蝕，可能造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的環(huán)境污染。

在鋼材基體表面施加適當(dāng)?shù)耐繉邮且环N減緩腐蝕發(fā)生的有效途徑。鈦金屬作為質(zhì)輕、高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料，對(duì)海水及海洋大氣環(huán)境的侵蝕有優(yōu)異的免疫能力，是海洋工程裝備領(lǐng)域重要的戰(zhàn)略金屬材料。但目前市場上的鈦合金產(chǎn)品多采用熔煉-鍛造-機(jī)加工的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程，高成本極大地限制了鈦合金的應(yīng)用。在鋼材表面施加鈦合金涂層既能滿足材料抗腐蝕性能的要求，又能降低鈦合金產(chǎn)品的應(yīng)用成本，是實(shí)現(xiàn)鈦合金在海洋工程領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用的有效途徑之一。

激光熔覆具有熱影響區(qū)較小、熔覆層和基體結(jié)合好、熔覆層致密、融入材料適用性高等優(yōu)點(diǎn)，常用于表面涂層的制備。但激光熔覆對(duì)熔覆材料要求高，需要球形度好的金屬粉體，無形中增加了鈦合金涂層的應(yīng)用成本。CN111826651A公開了一種提高激光吸收率的方法，該方法首先在基體金屬上涂覆鈦或鈦合金粉末預(yù)置層，并在鈦或鈦合金粉末預(yù)置層上鋪置一層吸光涂層，從而提高鈦或鈦合金粉末激光熔覆過程中激光的吸收率。步驟包括：S1：將基體金屬進(jìn)行清洗，而后平置于工作臺(tái)上；S2：將鈦或鈦合金粉末進(jìn)行射頻等離子體球化處理；S3：將步驟S2處理后的鈦或鈦合金粉末進(jìn)行超聲清洗；S4：對(duì)步驟S3處理后的鈦或鈦合金粉末進(jìn)行真空干燥處理，真空干燥處理的溫度為50℃～80℃；S5：將步驟S4處理后的鈦或鈦合金粉末進(jìn)行預(yù)熱，制備為鈦或鈦合金粉末預(yù)置層，預(yù)熱時(shí)間為1～3h，預(yù)熱溫度為150℃～200℃；S6：將鈦或鈦合金粉末預(yù)置層均勻置于基體金屬上，鈦或鈦合金粉末預(yù)置層的厚度為0.8mm；S7：在鈦或鈦合金粉末預(yù)置涂層表面上均勻平鋪一薄層吸光涂層，吸光涂層的厚度為0.2mm；S8：利用激光器以自上而下的熔覆軌跡完成激光熔覆。上述制備工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。

因此研究開發(fā)一種制備工藝簡單，生產(chǎn)成本低的用于海洋工程領(lǐng)域防腐的鈦合金涂層具備重大意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種鈦合金涂層以及通過激光熔覆制備該鈦合金涂層的方法。創(chuàng)新性地提供了一種可激光熔覆的含金屬粉末的漿料，通過優(yōu)化漿料的原料選擇和含量配比，以及選擇合適的光吸收劑，達(dá)到了涂層與基材冶金結(jié)合，避免了涂層和基材之間的開裂風(fēng)險(xiǎn)。整個(gè)制備工藝簡單，成本低，且涂層耐腐蝕。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種鈦合金涂層，由以下重量百分?jǐn)?shù)的原料制備而成：

所述光吸收劑包括納米TiO₂和納米CeO₂。