一種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層及其制備方法
【專利說(shuō)明】 一種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層及其制備
方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及冶金涂層領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]解決材料耐海水腐蝕的途徑有多種，表面涂層防護(hù)是一種常用的方法。在該領(lǐng)域，除了應(yīng)用廣泛的有機(jī)涂層外，熱噴涂鋅鋁合金層也是常用的海洋鋼構(gòu)長(zhǎng)效防腐蝕方法。但是熱噴涂需要嚴(yán)格的表面前處理，在潮濕的海洋大氣中施工受到一定限制。另外有機(jī)涂層和熱噴涂鋅鋁合金防腐層的抗沖擊磨損性能很差。
[0003]等離子束表面冶金技術(shù)以等離子弧為熱源，采用同步送粉方式，在鋼鐵等材料表面熔覆一層合金層，具有成分可調(diào)范圍大、不需要嚴(yán)格前處理，涂層致密均勻無(wú)孔隙、與基體呈冶金結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)。等離子束表面冶金涂層已大量成功應(yīng)用于高耐磨和耐沖擊場(chǎng)合，是一種發(fā)展前景廣闊的金屬表面高抗沖擊抗磨損保護(hù)新技術(shù)?！惰F基高鉻等離子束表面冶金涂層耐海水腐蝕性能》一文使用鐵、鉻等元素進(jìn)行等離子束表面冶金技術(shù)噴涂，得到的涂層具有較好的耐腐蝕性、致密性，但是還是存在易剝落、耐腐蝕性不夠持久，耐磨性差，耐沖擊性不好，抗菌抗污性差等缺點(diǎn)，需要改進(jìn)。
[0004]《TiAl-B4C復(fù)合材料耐海水腐蝕性研究》一文通過(guò)熱壓燒結(jié)制備的10wt%?40wt% TiAl含量的TiAl /B4C復(fù)合材料在天然海水中進(jìn)行60天的全浸實(shí)驗(yàn)，通過(guò)SEM對(duì)試樣的腐蝕形貌進(jìn)行觀察表征，XRD分析相結(jié)構(gòu)對(duì)腐蝕過(guò)程進(jìn)行推測(cè)，結(jié)合電化學(xué)阻抗測(cè)試對(duì)試樣耐腐蝕能力的強(qiáng)弱進(jìn)行具體定量化的分析。結(jié)論表明，TiAl /B4C具有良好的抗海水腐蝕性能，而且質(zhì)量輕，耐磨性好，抗氧化性好，具有金屬和陶瓷相結(jié)合的特性，將該材料用于船側(cè)板的冶金涂層將會(huì)對(duì)涂層的性能產(chǎn)生有益的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層及其制備方法，該涂層耐海水腐蝕性和耐磨性好，抗沖擊強(qiáng)度高和抗剝落性好，材料的腐蝕速率低。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉 1.6-1.8、絡(luò)粉 25~27、銀粉 4.3-4.6、娃粉 4.1-4.4、棚粉 0.3-0.4、鐵粉 40-42、TiAl粉末10-12、B4C粉末20-21、納米硼纖維1.2-1.5、氟化鎂0.7-0.9、鋯英粉3-4、氧化?乙 0.2-0.3o
[0007]所述的高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于:
(I)將TiAl粉末與B4C粉末、鋯英粉進(jìn)行球磨混合，送入真空爐，在1580-1630 °C，相對(duì)應(yīng)壓力為14 MPa-17 MPa條件下，保溫30-60 min，取出，水冷，破碎，再進(jìn)行球磨，至粒徑小于130 μ m，得到粉末；
(2)將其他剩余成分與第(I)步得到的粉末混合，進(jìn)行球磨至粒徑為60-180μ m，得到鐵基陶瓷混合粉末；
(3)將灰鑄鐵表面去除表面氧化物，用等離子束表面冶金設(shè)備將鐵基陶瓷混合粉末噴涂到灰鑄鐵基體上，涂層厚度為3-5mm，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明冶金涂層使用了鐵基高鉻材料，具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能；通過(guò)使用TiAl、B4C,通過(guò)合金化處理，使得陶瓷相和金屬相緊密結(jié)合，提高了與鐵基材料的結(jié)合性、耐海水腐蝕性、耐沖擊性和耐磨性；通過(guò)使用納米硼纖維、氟化鎂、鋯英粉、氧化釔，提高了涂層的抗沖擊強(qiáng)度和抗剝落性，減少了空隙，有效地阻隔腐蝕介質(zhì)與船側(cè)板基體的接觸、降低材料的腐蝕速率。
【具體實(shí)施方式】
[0009]—種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，由下列重量份(公斤)的原料制成:石墨粉1.7、鉻粉26、鎳粉4.5、硅粉4.3、硼粉0.4、鐵粉41、11八1粉末IUB4C粉末21、納米硼纖維1.3、氟化鎂0.8、鋯英粉3、氧化釔0.3。
[0010]所述的高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于:
(1)將TiAl粉末與B4C粉末、鋯英粉進(jìn)行球磨混合，送入真空爐，在1580°C，相對(duì)應(yīng)壓力為14 MPa條件下，保溫40 min，取出，水冷，破碎，再進(jìn)行球磨，至粒徑小于130 μ m，得到粉末；
(2)將其他剩余成分與第(I)步得到的粉末混合，進(jìn)行球磨至粒徑為60-180μ m，得到鐵基陶瓷混合粉末；
(3)將灰鑄鐵表面去除表面氧化物，用等離子束表面冶金設(shè)備將鐵基陶瓷混合粉末噴涂到灰鑄鐵基體上，涂層厚度為3mm，即得。
[0011]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
該實(shí)施例涂層表面平整，冶金層內(nèi)部組織均勻、細(xì)密，無(wú)宏觀裂紋和氧化物夾渣，氣孔較少，在人工海水中浸泡160小時(shí)后完成不被腐蝕。
[0012]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)將灰鑄鐵基體和本發(fā)明對(duì)比試樣，涂層厚度為4_，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)行下一周測(cè)試，試驗(yàn)共進(jìn)行20個(gè)周期，其中，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Na2S207+K2S207飽和水溶液涂覆，試驗(yàn)證明，本發(fā)明的耐腐蝕壽命是普通灰鑄鐵船用側(cè)板的5倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉1.6-1.8、絡(luò)粉25-27、銀粉4.3-4.6、娃粉4.1-4.4、棚粉0.3-0.4、鐵粉40-42、TiAl粉末10-12、B4C粉末20-21、納米硼纖維1.2-1.5、氟化鎂0.7-0.9、鋯英粉3-4、氧化?乙 0.2-0.3ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于: (1)將TiAl粉末與B4C粉末、鋯英粉進(jìn)行球磨混合，送入真空爐，在1580-1630°C，相對(duì)應(yīng)壓力為14 MPa-17 MPa條件下，保溫30-60 min，取出，水冷，破碎，再進(jìn)行球磨，至粒徑小于130 μ m，得到粉末； (2)將其他剩余成分與第(I)步得到的粉末混合，進(jìn)行球磨至粒徑為60-180μ m，得到鐵基陶瓷混合粉末； (3)將灰鑄鐵表面去除表面氧化物，用等離子束表面冶金設(shè)備將鐵基陶瓷混合粉末噴涂到灰鑄鐵基體上，涂層厚度為3-5mm，即得。
【專利摘要】一種高強(qiáng)度用于船側(cè)板的鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，由下列重量份的原料制成：石墨粉1.6-1.8、鉻粉25-27、鎳粉4.3-4.6、硅粉4.1-4.4、硼粉0.3-0.4、鐵粉40-42、TiAl粉末10-12、B4C粉末20-21、納米硼纖維1.2-1.5、氟化鎂0.7-0.9、鋯英粉3-4、氧化釔0.2-0.3。本發(fā)明冶金涂層使用了鐵基高鉻材料，具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能；通過(guò)使用TiAl、B4C，通過(guò)合金化處理，使得陶瓷相和金屬相緊密結(jié)合，提高了與鐵基材料的結(jié)合性、耐海水腐蝕性、耐沖擊性和耐磨性；涂層的抗沖擊強(qiáng)度和抗剝落性好，減少了空隙，有效地阻隔腐蝕介質(zhì)與船側(cè)板基體的接觸、降低了腐蝕速率。
【IPC分類】C23C4/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105039890
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510313420
【發(fā)明人】張家俊
【申請(qǐng)人】馬鞍山市興隆鑄造有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月10日