專利名稱：一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬防護(hù)領(lǐng)域，具體地說是涉及一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)。
背景技術(shù)：
不銹鋼廣泛應(yīng)用于高溫領(lǐng)域，這是由于不銹鋼表面形成致密的保護(hù)性氧化鉻層在 高溫下可保護(hù)不銹鋼基體免于進(jìn)一步氧化。但在高溫、氧化、腐蝕性環(huán)境的綜合作用下，隨 著服役時間的延長或溫度的升高，不銹鋼基體表層出現(xiàn)貧鉻區(qū)，無法向外層氧化膜提供足 夠的鉻，致使表層的保護(hù)性氧化鉻層逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o保護(hù)性的Fe、Cr混合氧化物，造成不銹 鋼的氧化燒損急劇加速，嚴(yán)重影響不銹鋼構(gòu)件的使用壽命。因此，尋找一種能對不銹鋼提供 高溫表面防護(hù)，延長其使用壽命的技術(shù)，有著重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種技術(shù)，其可對不銹鋼提供高溫表面防護(hù)，減輕高溫氧 化/腐蝕環(huán)境對不銹鋼構(gòu)件的氧化腐蝕，延長在高溫環(huán)境下服役的不銹鋼構(gòu)件的使用壽 命。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是在不銹鋼基材的表面涂覆玻璃涂 層，玻璃涂層的化學(xué)成分為(重量百分比)基體劑A SiO250 70基體劑B =Al2O310 20助熔劑K20、B2O3之一種或幾種5 20密著劑Co0、FeO之一種或幾種1 5輔助劑CaO、MgO、MnO2,TiO2 之一種或幾種1 10玻璃涂層是首先將玻璃粉與水按1 1 5比例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，然后浸 涂或噴涂于不銹鋼構(gòu)件表面，在30 60°C晾1 20小時，并在900 1200°C燒結(jié)20-300 分鐘制得，玻璃涂層厚度為10 200微米。玻璃粉是將含所述組成的原料經(jīng)加熱爐熔化為均勻熔體，并冷卻研磨制得，玻璃 粉的平均粒度小于30微米。玻璃涂層可對在1000 1300°C的高溫、氧化、腐蝕環(huán)境下服役的鎳鉻系奧氏體不 銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼所制構(gòu)件提供防護(hù)。本發(fā)明與其它防護(hù)涂層相比，涂覆工藝簡單、成本低廉。利用氧化物玻璃材料優(yōu)越 的耐高溫、抗腐蝕和低熱導(dǎo)率等性用所制備的高溫表面防護(hù)涂層可以使不銹鋼構(gòu)件能夠承 受更高的使用溫度、提高其抗高溫氧化和熱腐蝕的能力，最終達(dá)到延長不銹鋼構(gòu)件使用壽 命的目的。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
0Crl8Ni9是奧氏體不銹鋼，在900°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按1 1比 例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于0Crl8Ni9不銹鋼表面，在30°C晾1小時，并在900°C燒 結(jié)20分鐘，制得厚為10 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的0Crl8M9不銹鋼在1000°C表現(xiàn) 出良好的抗氧化能力，氧化20小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為0. 03mg/cm2 ；而未涂
覆玻璃涂層的0Crl8Ni9不銹鋼在1000°C氧化3小時即見氧化皮剝落，氧化增重為0. 29mg/
2cm 。實(shí)施例1涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO CaO50 20 20 5 5實(shí)施例200Crl9Nil0是奧氏體不銹鋼，在900°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按1 4 比例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于00Crl9Nil0不銹鋼表面，在60°C晾20小時，并在 1200°C燒結(jié)300分鐘，制得厚為200 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的00Crl9Nil0不 銹鋼在1100°C表現(xiàn)出良好的抗氧化能力，氧化20小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為 0. 01mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂層的00Crl9Nil0不銹鋼在1100°C氧化3小時即見氧化皮剝 落，氧化增重為0. 35mg/cm2。實(shí)施例2涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO MgO70 10 18 1 1實(shí)施例30Crl7Nil2Mo2是奧氏體不銹鋼，在1000°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按 1 1比例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于0Crl7Nil2Mo2不銹鋼表面，在40°C晾5小時， 并在1200°C燒結(jié)60分鐘，制得厚為50μπι的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的0Crl7Nil2Mo2 不銹鋼在1300°C表現(xiàn)出良好的抗氧化能力，氧化30小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為 0. 01mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂層的0Crl7Nil2Mo2不銹鋼在1300°C氧化4小時即見氧化皮剝 落，氧化增重為0. 18mg/cm2。實(shí)施例3涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 B2O3 FeO MgO MnO260 20 5 5 5 5實(shí)施例40Crl8Ni9Ti是奧氏體不銹鋼，在900°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按1 5 比例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于0Crl8Ni9Ti不銹鋼表面，在50°C晾15小時，并在 1150°C燒結(jié)60分鐘，制得厚為100 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的0Crl8Ni9Ti不銹鋼 在1300°C表現(xiàn)出良好的抗氧化能力，氧化40小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為0. Img/ cm2 ；而未涂覆玻璃涂層的0Crl8Ni9Ti不銹鋼在1300°C氧化2小時即見氧化皮剝落，氧化增 重為 1. 07mg/cm2。實(shí)施例4涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO FeO CaO MgO MnO2 TiO265 20 5 2 1 2 2 2 1
實(shí)施例5OCr 13是馬氏體不銹鋼，在800°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按1 1. 5比 例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于0Crl3不銹鋼表面，在45°C晾18小時，并在900°C燒結(jié) 100分鐘，制得厚為80 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的0Crl3不銹鋼在1000°C表現(xiàn)出 良好的抗氧化能力，氧化20小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為0. 05mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂層的0Crl3不銹鋼在1000°C氧化2小時即見氧化皮剝落，氧化增重為0. 80mg/cm2。實(shí)施例5涂層成分(重量百分比) SiO2 Al2O3 K2O B2O3 CoO MnO250 20 5 10 5 10實(shí)施例600Crl7是鐵素體不銹鋼，在700°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按1 1比 例充分?jǐn)嚢杌旌希@得漿料，噴涂于00Crl7不銹鋼表面，在40°C晾5小時，并在900°C燒結(jié) 150分鐘，制得厚為50 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的00Crl7不銹鋼在1150°C表現(xiàn)出 良好的抗氧化能力，氧化200小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為0. 09mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂層的00Crl7不銹鋼在1150°C氧化2小時即見氧化皮剝落，氧化增重為0. 80mg/cm2。實(shí)施例6涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O B2O3 CoO FeO TiO268 15 12 1 112實(shí)施例70Crl7Ni7Al是沉淀硬化型不銹鋼，在900°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按 1 2比例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于0Crl7Ni7Al不銹鋼表面，在45°C晾10小時， 并在900°C燒結(jié)180分鐘，制得厚為100 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的0Crl7Ni7Al 不銹鋼在1300°C表現(xiàn)出良好的抗氧化能力，氧化40小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為 0. 07mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂層的0Crl7Ni7Al不銹鋼在1300°C氧化3小時即見氧化皮剝 落，氧化增重為0. 93mg/cm2。實(shí)施例7涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O B2O3 CoO FeO CaO50 20 10 6 2 2 10實(shí)施例800Crl2是鐵素體不銹鋼，在800°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按1 3比 例充分?jǐn)嚢杌旌希@得漿料，噴涂于00Crl2不銹鋼表面，在50°C晾15小時，并在900°C燒結(jié) 200分鐘，制得厚為70 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的00Crl2不銹鋼在1000°C表現(xiàn)出 良好的抗氧化能力，氧化30小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為0. 02mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂層的00Crl2不銹鋼在1000°C氧化2小時即見氧化皮剝落，氧化增重為1. 40mg/cm2。實(shí)施例8涂層成分(重量百分比)SiO2 A1203 K2O B2O3 CoO FeO MgO57 19 2 7 3 2 10實(shí)施例90Cr26Ni5Mo2是奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼，在1000°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按ι 4比例充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于0Cr26Ni5Mo2不銹鋼表面，在55°C 晾20小時，并在1150°C燒結(jié)80分鐘，制得厚為150 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的 0Cr26Ni 5Mo2不銹鋼在1200°C表現(xiàn)出良好的抗氧化能力，氧化10小時未見涂層剝落和開 裂，氧化增重為0. 30mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂層的0Cr26Ni5Mo2不銹鋼在1200°C氧化1小 時即見氧化皮剝落，氧化增重為2. 93mg/cm2。實(shí)施例9涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO MnO267 15 15 2 1實(shí)施例10lCrl3是馬氏體不銹鋼，在700°C以上氧化腐蝕嚴(yán)重。將玻璃粉與水按1 5比例 充分?jǐn)嚢杌旌?，獲得漿料，噴涂于lCrl3不銹鋼表面，在30°C晾10小時，并在1000°C燒結(jié) 100分鐘，制得厚為180 μ m的玻璃涂層。涂覆玻璃涂層后的lCrl3不銹鋼在1100°C表現(xiàn)出 良好的抗氧化能力，氧化20小時未見涂層剝落和開裂，氧化增重為0. 20mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂層的lCrl3不銹鋼在1100°C氧化3小時即見氧化皮剝落，氧化增重為1. 79mg/cm2。實(shí)施例10涂層成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 B2O3 FeO CaO MgO MnO2 TiO255 20 20 1 1 1 1 1。
權(quán)利要求
1.一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)，其特征在于在不銹鋼基材的表面涂覆玻璃涂層， 涂層的化學(xué)成分為(重量百分比)基體劑A SiA50 70基體劑B =Al2O310 20助熔劑K20、B2O3之一種或幾種5 20密著劑Co0、FeO之一種或幾種1 5輔助劑CaO、Mg0、Mn02、TiO2之一種或幾種 1 10。
2.如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)，其特征在于玻璃涂層是首先 將玻璃粉與水按1 1 5比例充分混合，然后浸涂或噴涂于不銹鋼試樣表面，在30 60°C 晾1 20小時，并在900 1200°C燒結(jié)20-300分鐘制得。
3.如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)，其特征在于其中玻璃涂層厚 度為10 200微米。
4.如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)，其特征在于其中的不銹鋼為 鎳鉻系奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼及沉淀硬化型不銹鋼。
5.如權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)，其特征在于玻璃涂層的使用 溫度為1000 13000C O
6.如權(quán)利要求2所述的一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)，其特征在于玻璃粉是將含所 述組成的原料經(jīng)加熱爐熔化為均勻熔體，并冷卻研磨制得，玻璃粉的平均粒度小于30微 米。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種不銹鋼高溫表面防護(hù)技術(shù)，在不銹鋼基材的表面涂覆玻璃涂層，涂層的化學(xué)成分為(按重量)基體劑A-SiO250％～70％，基體劑B-Al2O310％～20％，助熔劑-K2O、B2O3之一種或幾種5％～20％，密著劑-CoO、FeO之一種或幾種1％～5％，輔助劑-CaO、MgO、MnO2、TiO2之一種或幾種1％～10％。玻璃涂層是將熔燒制得的平均粒度小于30微米的玻璃粉與水混勻，然后涂覆于不銹鋼表面，在30～60℃晾1～20小時，并在900～1200℃燒結(jié)20～300分鐘制得，涂層厚度為10～200微米。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，可對不銹鋼構(gòu)件提供1000～1300℃下的高溫防護(hù)，且延長其使用壽命。
文檔編號C03C8/20GK102070299SQ20091023803
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者劉朋, 葉樹峰, 周旬, 陳運(yùn)法, 魏連啟 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所