專利名稱：一種抗海洋腐蝕與熱腐蝕的復(fù)合涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種!^CrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層及其制備方法，主要適用于鋼結(jié)構(gòu)零件在海洋環(huán)境下又遭受熱腐蝕的苛刻條件下的腐蝕防護(hù)，屬于金屬防腐材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
裝備鋼結(jié)構(gòu)在海洋氣候環(huán)境下的腐蝕，尤其是在海水和高溫、高濕、高鹽霧、高日照等惡劣條件下的腐蝕問(wèn)題日益突出，因腐蝕造成的破壞時(shí)有發(fā)生。采用鋅-鋁合金防腐涂層是鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)的有效方法之一，如文獻(xiàn)“董立先，王勇，李學(xué)勝.電弧噴涂鋁及鋁-鋅涂層在動(dòng)態(tài)腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性.研究石油大學(xué)學(xué)報(bào)，2003 C3) :77-83”中曾介紹采用電弧噴涂Si-Al合金在海水腐蝕介質(zhì)中具有較強(qiáng)的耐蝕性能，但實(shí)際應(yīng)用中，鋅-鋁涂層必須采用合成涂料封閉處理，用于阻止與鋼基體貫通的孔隙處銹蝕產(chǎn)生。同時(shí)，這類涂層體系對(duì)點(diǎn)蝕和機(jī)械損傷特別敏感，使防腐涂層體系可靠性差。針對(duì)鋅-鋁涂層防腐中存在的問(wèn)題，國(guó)外出現(xiàn)了鋅-鋁-鎂防腐材料體系，該材料具有自封閉作用，使防腐可靠性顯著提高。多年來(lái)的研究表明，在涂層中加入稀土元素后，不僅會(huì)提高涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，而且能夠降低涂層的孔隙率，提高涂層的腐蝕防護(hù)效果。同時(shí)，裝備中某些零件工作時(shí)受熱載荷作用而升溫，造成了嚴(yán)重的熱腐蝕。如兩棲裝甲裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)的排煙裝置，及艦船裝備動(dòng)力部位的某些鋼零件，工作時(shí)承受著200 300攝氏度甚至更高溫度的熱載荷，造成的嚴(yán)重的熱腐蝕和海洋環(huán)境腐蝕，現(xiàn)有的技術(shù)中很難同時(shí)解決零件的抗熱腐蝕和苛刻的海洋環(huán)境腐蝕問(wèn)題，如文獻(xiàn)“王化宇，韓志海.幾種Ni-Cr系熱噴涂涂層的抗熱腐蝕性能和結(jié)合強(qiáng)度.西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2004 (2) :12-14”中介紹了 Ni-Cr基熱噴涂層具有較強(qiáng)的耐熱腐蝕性能，但是該材料成本極高，且由于涂層的多孔隙特征使其在海洋環(huán)境中不能表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。而!^eCrAlRE合金具有較強(qiáng)的耐熱腐蝕性能，提高合金中的金屬間化合物的含量可顯著提高材料的耐熱腐蝕效果，且成本低廉，適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。因此，在以前研究工作的基礎(chǔ)上，提出一種!^CrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層的制備方法，既可以保護(hù)鋼零件在工作時(shí)因熱載荷作用而產(chǎn)生的熱腐蝕，又能阻止工件長(zhǎng)期在海洋大氣環(huán)境中的腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于制造兩種含有鐵、鉻、鋁、稀土的粉芯絲材和含有鋅、鋁、鎂、稀土元素的粉芯絲材，并采用高速電弧噴涂技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)上制備!^eCrAlRE+ZnAlMgRE的雙層復(fù)合防護(hù)涂層，以提高裝備鋼結(jié)構(gòu)在海洋和高溫、高濕、高鹽霧等苛刻條件下的防腐蝕壽命。本發(fā)明的一種抗海洋腐蝕與熱腐蝕的復(fù)合涂層，其特征在于先用電弧噴涂方法噴涂!^eCrAlRE粉芯絲材，在鋼基體上形成涂層，而后噴涂ZnAlMgRE粉芯絲材在!^eCrAlRE 涂層上制備表面防護(hù)涂層；使用的!^CrAlRE粉芯絲材由低碳鋼外皮包覆含Cr、Al和稀土鎳的混合粉末制備而成，該粉芯絲材成分的質(zhì)量百分比范圍為鉻5 12%，鋁10 20%，稀土鎳0. 25 2. 5%，鐵66 85%;使用的ZnAlMgRE粉芯絲材由Si-Al合金外皮和含有鋅、 鋁、鎂、稀土的混合粉末制備而成；ZnAlMgRE粉芯絲材成分的質(zhì)量百分比范圍為鋁10 20%，鎂1 6%，稀土鎳0. 25 5%，鋅69 88% ；FeCrAlRE和ZnAlMgRE粉芯絲材中稀土的加入選用稀土鎳粉，稀土鎳各組分的質(zhì)量百分比為Ni60%、稀土 40%，其中稀土由質(zhì)量百分比為25 28% La,48 52% Ce,4 6% Pr、14 17% Nd混合組成。所述的一種抗海洋腐蝕與熱腐蝕的復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于A)鋼基體表面的粗化和凈化采用噴砂處理；B)采用高速電弧噴涂設(shè)備制備!^eCrAlRE涂層，噴涂工藝參數(shù)為壓縮空氣壓力 0. 6 0. 8MPa、噴涂電壓30 36V、噴涂電流120 200A、噴涂距離150 250mm，涂層厚度 50 ΙΟΟμπι ；C)噴涂完!^CrAlRE涂層之后，再噴涂ZnAlMgRE涂層，實(shí)現(xiàn)雙層涂層的制備；噴涂工藝參數(shù)為壓縮空氣壓力0. 6 0. 8MPa、噴涂電壓30 34V、噴涂電流80 120A、噴涂距離150 200mm，涂層厚度80 150 μ m。具體的，本發(fā)明通過(guò)如下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明粉芯絲材由粉芯和外皮組成，F(xiàn)eCrAlRE絲材的粉芯由鉻粉、鋁粉和復(fù)合稀土鎳粉組成的混合粉末配置而成，外皮采用低碳鋼帶，粉芯的填充率為20 25%。該絲材各元素的組成如下
元素質(zhì)量比
鉻5~12%
鋁10~20%
稀土鎳0.25~2.5%
鐵66~85%ZnAlMgRE粉芯絲材的粉芯由鋅粉、鋁粉、鋁_鎂合金粉和復(fù)合稀土鎳粉組成的混合粉末配置而成，外皮為Si-Al合金帶。粉芯的填充率為17 22%。專門設(shè)計(jì)的Si-Al 合金帶相對(duì)于傳統(tǒng)方法的鋅帶來(lái)說(shuō)，制備的絲材硬度更高、剛性更好，使得噴涂過(guò)程中送絲性能大為改善，噴涂穩(wěn)定性提高，利于規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。該合金帶材中鋁的質(zhì)量百分比范圍為 0. 5 2. 0%、鋅為 99. 5 98%。由S1-Al合金帶和復(fù)合粉末組成的粉芯絲材中各元素的組成如下
元素質(zhì)量比
鋁10~20%
鎂1~6%
稀土鎳0.25~5%
鋅69~88%本發(fā)明中ZnAlMgRE粉芯絲材中鎂的加入選用鋁-鎂合金粉末，可以抑制鎂的燒損。FeCrAlRE和ZnAlMgRE粉芯絲材中稀土的加入選用稀土鎳粉，各組分的質(zhì)量百分比為 Ni60%、稀土 40%，其中稀土由質(zhì)量百分比為25 沘％ La、48 52% Ce、4 6% Pr、14 17% Nd混合組成。本發(fā)明粉芯絲材通過(guò)如下方法來(lái)制備先將各種粉末按設(shè)計(jì)配比混合均勻，并準(zhǔn)備好一定規(guī)格的上述帶材，然后通過(guò)粉芯絲材成型裝置經(jīng)過(guò)裁帶、軋帶、填粉、封口、拔絲減徑一序列過(guò)程，即得成品絲材，絲材生產(chǎn)過(guò)程中的工藝參數(shù)，要以能連續(xù)生產(chǎn)和不出現(xiàn)翻帶、斷帶、斷絲等現(xiàn)象為要求。本發(fā)明涂層制備通過(guò)如下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)1.表面準(zhǔn)備噴涂前的基體表面必須進(jìn)行噴砂處理，以達(dá)到清潔和粗化要求。噴砂時(shí)，壓縮空氣必須清潔干燥，壓力控制在0. 4 0. 6MPa，采用剛玉砂或符合有關(guān)規(guī)定的其它砂料，噴砂角度為70° 90°，噴砂距離控制在100-200mm，噴砂要求基體全部露出新鮮表面，但噴砂時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。噴砂后基體的表面粗糙度要達(dá)到Sa3級(jí)水平。2.噴涂使用高速電弧噴涂設(shè)備首先進(jìn)行!^eCrAlRE粉芯絲材的噴涂，噴涂設(shè)備由噴涂電源、送絲機(jī)構(gòu)、高速電弧噴涂槍和壓縮空氣系統(tǒng)組成。噴涂前先將停留在基體表面的浮塵用壓縮空氣吹干凈，露出潔凈表面；噴涂時(shí)，粉芯絲材利用噴涂電源供給的電能引弧燃燒，熔化的金屬利用壓縮空氣通過(guò)高速電弧噴涂槍霧化加速，噴射到基體上形成涂層，絲材通過(guò)送絲機(jī)構(gòu)進(jìn)給而實(shí)現(xiàn)連續(xù)均勻的噴涂。噴涂工藝為壓縮空氣壓力0. 6 0. 8MPa、噴涂電壓30 36V、噴涂電流120 200A、噴涂距離150 250mm。噴涂完!^eCrAlRE涂層之后，應(yīng)立即在其表面上噴涂ZnAlMgRE涂層，實(shí)現(xiàn)雙層涂層的制備。其設(shè)備不用改變，噴涂工藝參數(shù)略有不同，分別是壓縮空氣壓力0. 6 0. 8MPa、 噴涂電壓30 :34V、噴涂電流80 120A、噴涂距離150 200mm。本發(fā)明粉芯絲材高速電弧噴涂層的技術(shù)指標(biāo)顏色外觀灰白色；拉伸結(jié)合強(qiáng)度=FeCrAlRE涂層≥20MPa.，ZnAlMgRE涂層≥10MPa ；孔隙率≤3%;涂層厚度=FeCrAlRE涂層 50 100 μ m.，ZnAlMgRE 涂層 80 150 μ m。本發(fā)明的特點(diǎn)是選用！^eCrAlRE粉芯絲材制備內(nèi)部防護(hù)涂層，噴涂過(guò)程中 !^eCrAlRE粉芯絲材內(nèi)的復(fù)合粉末與外皮間相互發(fā)生冶金反應(yīng)，原位形成i^e-Al金屬間化合物相及其它合金相，F(xiàn)e-Al金屬間化合物的存在使涂層具有極優(yōu)異的耐高溫腐蝕性能。選用 ZnAlMgRE粉芯絲材制備表層防護(hù)涂層，ZnAlMgRE涂層具有優(yōu)異的自封閉效果，即腐蝕生成的產(chǎn)物非常致密，堵住了涂層中的孔隙，從而阻止了腐蝕的進(jìn)一步進(jìn)行，同時(shí)，涂層還具有良好的犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)效應(yīng)、鈍化膜保護(hù)效應(yīng)和屏蔽效應(yīng)。作為復(fù)合涂層的外層，阻止了外界環(huán)境對(duì)內(nèi)部材料的入侵腐蝕，同時(shí)工件在200 300°C甚至更高溫度工作時(shí)，由于表面涂層厚度比較薄，不會(huì)引起熱失配或開(kāi)裂脫落等失效。當(dāng)使用一定期限后，表面會(huì)生產(chǎn)致密腐蝕產(chǎn)物，具有良好的自封閉效果而延緩了腐蝕的進(jìn)行，此時(shí)，即使有腐蝕介質(zhì)滲入，內(nèi)層的!^eCrAlRE涂層開(kāi)始發(fā)生作用，使得涂層的性能得到最大的發(fā)揮?？偟膩?lái)說(shuō)，表面較薄的ZnAlMgRE涂層耐海洋環(huán)境腐蝕極佳，最重要的是具有自封閉效果，這樣減小了外界腐蝕介質(zhì)對(duì)!^eCrAlRE涂層滲入，而!^eCrAlRE涂層本來(lái)在常規(guī)的大氣熱腐蝕條件下性能就很好， 將其應(yīng)用于海洋環(huán)境的熱腐蝕防護(hù)時(shí)，一旦有了 ZnAlMgRE涂層初級(jí)防護(hù)，就使得!^eCrAlRE 涂層的耐熱腐蝕性能得到充分發(fā)揮。


圖1是實(shí)施例1的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層、FeCrAlRE單一涂層以及45 鋼基體在450°C條件下氧化腐蝕增重曲線。圖2是實(shí)施例1的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層、FeCrAlRE單一涂層以及45 鋼基體在450°C條件下氯化腐蝕增重曲線。圖3是實(shí)施例1的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層、FeCrAlRE單一涂層以及45 鋼基體在450°C條件下硫化腐蝕增重曲線。圖4是實(shí)施例2所對(duì)應(yīng)的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C條件下氧化腐蝕增重曲線。圖5是實(shí)施例2所對(duì)應(yīng)的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C條件下氯化腐蝕增重曲線。圖6是實(shí)施例2所對(duì)應(yīng)的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C條件下硫化腐蝕增重曲線。圖7是實(shí)施例3所對(duì)應(yīng)的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C條件下氧化腐蝕增重曲線。圖8是實(shí)施例3所對(duì)應(yīng)的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C條件下氯化腐蝕增重曲線。圖9是實(shí)施例3所對(duì)應(yīng)的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C條件下硫化腐蝕增重曲線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例將進(jìn)一步說(shuō)明本高速電弧噴涂!^CrAlRE+ZnAlMgRE雙層復(fù)合涂層的具體實(shí)施方案，但本發(fā)明并不局限于下述實(shí)施例中。實(shí)施例1 取鋁粉500g、鉻粉500g和少量復(fù)合稀土鎳粉25g混合均勻，使用規(guī)格為 IOmmXO. 4mm(寬度X厚度)的08F優(yōu)質(zhì)低碳鋼帶3245g，通過(guò)多功能粉芯絲材成型試驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)軋帶、填粉、封口、拔絲減徑一序列過(guò)程，制得!^CrAlRE成品絲材，08F低碳鋼帶材中合金元素的質(zhì)量百分比為0. 05 0. 11% C、0. 25 0. 5% Mn、彡0. 03% Si、彡0. 035% P、 (0. 035% S、彡0. 25% Ni、彡0. 10% Cr、彡0. 25% Cu。絲材的粉芯填充率為對(duì)％，絲材直徑為2mmο取含鎂質(zhì)量比50%的鋁鎂合金粉250g、鋁粉250g和復(fù)合稀土鎳粉50g混合均勻， 使用規(guī)格為IOmmXO. 5mm(寬度X厚度)的&1-A1合金帶(含有2. 0 % Al) 2500g，通過(guò)多功能粉芯絲材成型試驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)軋帶、裝藥、封口、拔絲減徑一序列過(guò)程，制得成品絲材，絲材的粉芯填充率控制在18%，絲材直徑為2mm。使用平均粒度為1. 5mm的棕剛玉砂對(duì)噴涂零件45鋼基體進(jìn)行噴砂處理，而后利用高速電弧噴涂設(shè)備將!^CrAlRE絲材噴涂至經(jīng)過(guò)處理的鋼基體表面上，形成涂層，噴涂工藝為壓縮空氣壓力0. 7MPa、噴涂電壓34V、噴涂電流160A、噴涂距離200mm。涂層厚度0. Imm, 而后立即換用ZnAlMgRE粉芯絲材噴涂，制備表面涂層，噴涂工藝參數(shù)略有不同，分別是壓縮空氣壓力0. 7MPa、噴涂電壓32V、噴涂電流100A、噴涂距離180mm。涂層厚度控制在0. 1mm。 經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，F(xiàn)eCrAlRE涂層和ZnAlMgRE涂層的平均拉伸結(jié)合強(qiáng)度分別為22MPa和15MPa， 平均孔隙率分別為2. 7%和2. 0%。參照海洋環(huán)境下裝備的熱腐蝕特征，本實(shí)施例通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別考核了涂層在氧化、氯化、硫化氣氛中在450°C高溫下的熱腐蝕性能，同時(shí)將45鋼基體和噴涂本實(shí)施例 FeCrAlRE絲材所制備的單一 !^eCrAlRE涂層作為對(duì)比試樣，F(xiàn)eCrAlRE單一涂層厚度為 0. 2mm。試驗(yàn)在空氣電阻爐中進(jìn)行，試樣每隔10小時(shí)利用電子天平稱重，除氧化腐蝕試驗(yàn)以外，其它的兩種腐蝕試驗(yàn)均需噴淋腐蝕試劑后，與氧化腐蝕的試樣一同放回爐中加熱并稱重，記錄稱重?cái)?shù)據(jù)后再進(jìn)行下一周期測(cè)試，試驗(yàn)共進(jìn)行15個(gè)周期。氯化試驗(yàn)采用5% NaCl 水溶液噴淋，硫化試驗(yàn)采用摩爾比為7 3的Naj207+K2&07飽和水溶液涂覆。附圖1 附圖3分別為本實(shí)施例的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層、FeCrAlRE單一涂層以及45鋼基體的氧化、氯化和硫化腐蝕增重曲線。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在腐蝕的初期，三種材料的氧化、氯化和硫化腐蝕增重差別不明顯，但是當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行約70小時(shí)以后，尤其是在氯化和硫化氣氛中，F(xiàn)eCrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層的腐蝕增重明顯低于其它兩種材料，說(shuō)明 FeCrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層在該試驗(yàn)條件下的耐熱腐蝕性能最高，F(xiàn)eCrAlRE單一涂層的耐蝕性能低于復(fù)合涂層，但高于45鋼基體材料。實(shí)施例2 取鋁粉790g、鉻粉200g和少量復(fù)合稀土鎳粉IOg混合均勻，采用規(guī)格為 IOmmXO. 3mm(寬度X厚度)的IOF優(yōu)質(zhì)低碳鋼帶3000g，通過(guò)多功能粉芯絲材成型試驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)軋帶、填粉、封口、拔絲減徑一序列過(guò)程，制得!^CrAlRE成品絲材。IOF低碳鋼帶中合金元素的質(zhì)量百分比為0. 07 0. 14% C、0. 25 0. 5% Mn、彡0. 07% Si、彡0. 035% P、 ^ 0. 035% S、彡0. 25% ΝΚ0. 15% Cr、彡0. 25% Cu。絲材的粉芯填充率控制為25%，絲材直徑為2mm。取含鎂質(zhì)量比50%的鋁鎂合金粉80g、鋁粉760g和復(fù)合稀土鎳粉IOg混合均勻， 使用規(guī)格為IOmmXO. 5mm(寬度X厚度)的&1-A1合金帶(含有0. 5% Al) 3000g，通過(guò)多功能粉芯絲材成型試驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)軋帶、裝藥、封口、拔絲減徑一序列過(guò)程，制得成品絲材，絲材的粉芯填充率控制為22%，絲材直徑為3mm。對(duì)待噴涂零件45鋼基體使用平均粒度為2mm的棕剛玉砂進(jìn)行噴砂處理，而后利用高速電弧噴涂設(shè)備將!^CrAlRE絲材噴涂至經(jīng)過(guò)處理的鋼基體表面上，形成涂層，噴涂工藝為壓縮空氣壓力0. 6MPa、噴涂電壓30V、噴涂電流120A、噴涂距離150mm。涂層厚度 0. 05mm，而后立即換用ZnAlMgRE粉芯絲材噴涂，制備表面涂層，噴涂工藝參數(shù)略有不同，分別是壓縮空氣壓力0. 8MPa、噴涂電壓30V、噴涂電流80A、噴涂距離150mm。涂層厚度控制在0. 15mm。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，F(xiàn)eCrAlRE涂層和ZnAlMgRE涂層的平均拉伸結(jié)合強(qiáng)度分別為20MPa 和lOMPa，平均孔隙率分別為3. 0%和1. 8%。附圖4 附圖6分別為本實(shí)施例的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C高溫下的氧化、氯化和硫化腐蝕增重曲線，腐蝕實(shí)驗(yàn)條件和方法同實(shí)施例1。對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在三種腐蝕氣氛中，I^eCrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層的腐蝕增重明顯低于 FeCrAlRE單一涂層，說(shuō)明!^CrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層在該腐蝕氣氛試驗(yàn)條件下具有較高的耐熱腐蝕性能。實(shí)施例3:取鋁粉500g、鉻粉375g和復(fù)合稀土鎳粉125g混合均勻，使用規(guī)格為 IOmmXO. 4mm(寬度X厚度)的08F優(yōu)質(zhì)低碳鋼帶，通過(guò)多功能粉芯絲材成型試驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)軋帶、填粉、封口、拔絲減徑一序列過(guò)程，制得FeCrAlRE成品絲材，絲材的粉芯填充率控制為20%，絲材直徑為2mm。取含鎂質(zhì)量比50%的鋁鎂合金粉600g、鋁粉200g和復(fù)合稀土鎳粉250g混合均勻，采用規(guī)格為IOmmXO. 5mm(寬度X厚度)的Si-Al合金帶(含有1 % Al) 3950g，通過(guò)多功能粉芯絲材成型試驗(yàn)裝置經(jīng)過(guò)軋帶、裝藥、封口、拔絲減徑一序列過(guò)程，制得成品絲材，絲材的粉芯填充率控制在21 %，絲材直徑為2mm。對(duì)45鋼基體使用平均粒度為2mm的棕剛玉砂進(jìn)行噴砂處理，而后利用高速電弧噴涂設(shè)備將!^CrAlRE絲材噴涂至經(jīng)過(guò)處理的鋼基體表面上，形成涂層，噴涂工藝為壓縮空氣壓力0. 8MPa、噴涂電壓36V、噴涂電流200A、噴涂距離250mm。涂層厚度0. 08mm,而后立即換用ZnAlMgRE粉芯絲材噴涂，制備表面涂層，噴涂工藝參數(shù)略有不同，分別是壓縮空氣壓力0. 6MPa、噴涂電壓34V、噴涂電流120A、噴涂距離200mm。涂層厚度控制在0. 08mm。經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，F(xiàn)eCrAlRE涂層和ZnAlMgRE涂層的平均拉伸結(jié)合強(qiáng)度分別為20MPa和13MPa，平均孔隙率分別為2. 5%和2.0%。附圖7 附圖9分別為本實(shí)施例的I^eCrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層和!^eCrAlRE單一涂層在450°C高溫下的氧化、氯化和硫化腐蝕增重曲線，腐蝕實(shí)驗(yàn)條件和方法同實(shí)施例1。 對(duì)比可見(jiàn)，F(xiàn)eCrAlRE+ZnAlMgRE復(fù)合涂層在三種腐蝕氣氛中的腐蝕增重都低于!^eCrAlRE單一涂層，說(shuō)明復(fù)合涂層在該試驗(yàn)條件下具有較高的耐熱腐蝕性能。
權(quán)利要求
1.一種抗海洋腐蝕與熱腐蝕的復(fù)合涂層，其特征在于先用電弧噴涂方法噴涂 FeCrAlRE粉芯絲材，在鋼基體上形成涂層，而后噴涂ZnAlMgRE粉芯絲材在!^eCrAlRE涂層上制備表面防護(hù)涂層；使用的!^eCrAlRE粉芯絲材由低碳鋼外皮包覆含鉻、鋁和稀土鎳的混合粉末制備而成，該粉芯絲材成分的質(zhì)量百分比范圍為鉻5 12%，鋁10 20%，稀土鎳 0. 25 2. 5%，鐵66 85%;使用的ZnAlMgRE粉芯絲材由Si-Al合金外皮和含有鋅、鋁、鎂、 稀土的混合粉末制備而成；ZnAlMgRE粉芯絲材成分的質(zhì)量百分比范圍為招10 20%，鎂 1 6%，稀土鎳0. 25 5%，鋅69 88% ；FeCrAlRE和ZnAlMgRE粉芯絲材中稀土的加入選用稀土鎳粉，稀土鎳各組分的質(zhì)量百分比為鎳60%、稀土 40%，其中稀土由質(zhì)量百分比為 25 28% La,48 52% Ce,4 6% Pr、14 17% Nd 混合組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗海洋腐蝕與熱腐蝕的復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于A)鋼基體表面的粗化和凈化采用噴砂處理；B)采用高速電弧噴涂設(shè)備制備!^eCrAlRE涂層，噴涂工藝參數(shù)為壓縮空氣壓力0.6 0. 8MPa、噴涂電壓30 36V、噴涂電流120 200A、噴涂距離150 250mm，涂層厚度50 IOOym ；C)噴涂完!^eCrAlRE涂層之后，再噴涂ZnAlMgRE涂層，實(shí)現(xiàn)雙層涂層的制備；噴涂工藝參數(shù)為壓縮空氣壓力0. 6 0. 8MPa、噴涂電壓30 34V、噴涂電流80 120A、噴涂距離 150 200mm，涂層厚度80 150 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種抗海洋腐蝕與熱腐蝕的復(fù)合涂層及其制備方法，屬于金屬表面防護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。新型FeCrAlRe抗熱腐蝕粉芯絲材由碳鋼帶包覆含有Cr粉、Al粉等組成的混合粉末制備而成。ZnAlMgRe粉芯絲材由Zn基合金帶包覆含有Al、Mg、Zn和Re的混合粉末制備而成。復(fù)合涂層的制備方法包括使用高速電弧噴涂設(shè)備，先噴涂FeCrAlRe粉芯絲材，在經(jīng)預(yù)處理的鋼基體表面形成合金涂層，然后噴涂一層ZnAlMgRe涂層，形成雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的防護(hù)涂層。所制備的涂層防熱腐蝕及海洋高濕高鹽霧環(huán)境下的耐蝕性能優(yōu)異。
文檔編號(hào)C23C4/08GK102206797SQ20111011117
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者劉毅, 張偉, 徐濱士, 梁義, 陳永雄, 魏世丞 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院