CN101648273A - 一种锌镍合金粉末的制备方法及其应用 - Google Patents

一种锌镍合金粉末的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用高能球磨机械合金化制备锌镍合金粉末，该方法是：按照质量计，将锌粉50～80％和镍粉20～50％与球磨介质一起放入球磨罐内进行湿法球磨得到料浆，这些锌粉镍粉原料之和为100％，然后将料浆取出并置于真空下烘干，形成用于喷涂的粉料；或将粉再经喷雾造粒后得到粒径较大的锌镍合金粉末。本发明制备的锌镍合金粉末，能够用作抗海水腐蚀的电极电位粘接底层热喷涂的材料，或者单独作为阴极保护涂层热喷涂材料使用。本发明与以往采取熔炼雾化法、低压过饱和雾化法制备锌镍合金粉末的方法相比，具有工艺流程少、操作简单、制造成本低，节约能源，适合于连续的规模化工业生产等优点。

Description

一种锌镍合金粉末的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及材料领域，特别是涉及一种锌镍合金粉末的制备方法及其应用。
背景技术
金属在海洋等恶劣环境中的腐蚀十分严重，船舶、海洋钢结构长期暴露在高温高湿和盐雾环境中，腐蚀破坏严重，由此引发的故障对航行安全和装置的性能构成严重威胁。其中，电化学腐蚀对金属的破坏作用最大。国内外一般抗电化学腐蚀普遍采用的方法是牺牲阳极或者外加阴极电流的阴极进行防护。即当涂层的电极电位比钢铁基体低的时候，首先会对电极电位低的涂层经行腐蚀，从而对金属基体起到良好的保护作用。
锌镍合金涂层作为一种阴极保护层它比钢铁的电极电位低，当处于腐蚀环境时，首先对锌镍合金涂层进行腐蚀，而锌镍合金本身的腐蚀速率性比普通钢铁要慢10倍以上，因此锌镍合金是一种非常优异的耐腐蚀涂层，与普遍使用的Ni-Al，Ni-Cr涂层以及锌的合金涂层相比，锌镍合金涂层拥有更加低的电极电位，而且腐蚀速率更加低，因此，锌镍合金是一种更加优质的耐腐蚀低电位涂层材料。
国内外制备锌镍合金粉末的方法主要有以下两种：
1.熔炼雾化法，这种方法是通过熔炼锌镍金属液，通过喷枪在雾化室内形成合金。
2.低压过饱和雾化法，这种方法需要在氢气和氮气的保护下将锌镍过饱和金属液体在低压下雾化。
上述两种方法的弊端是能耗大，需要将金属液升温至1543℃以上；采用熔炼法，环节处理不当容易造成粉末氧化；采用低压过饱和雾化法制备的粉末喷涂后，易形成富锌区和富镍区的微电池，产生微区电偶腐蚀，不利于材料保护；这两种制备方法工艺复杂，且相对高能球磨机械合金化方法相比，这两种方法出粉率较为低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种适于大规模工业化生产的锌镍合金粉末的制备方法，该方法制备的锌镍合金粉末不仅制造成本低，而且是一种新型适于热喷涂工艺抗海水腐蚀的电极电位粘接底层材料。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明利用高能球磨机械合金化制备锌镍合金粉末，该方法是：按照质量计，将锌粉50～80％和镍粉20～50％与球磨介质一起放入球磨罐内进行湿法球磨得到料浆，这两种金属原料粉末之和为100％，然后将料浆取出并置于真空下烘干，再经喷雾造粒和后得到锌镍合金粉末。
所述锌粉的粒度为5～10μm，镍粉的粒度为6～10μm。
所述球磨介质可以采用无水乙醇。
在球磨过程中，其工艺主要包括保护气氛的选择、球磨转速和球磨时间等。具体是：采用抽真空通氩气保护工艺进行球磨。球磨转速为350～450r/min，球磨时间为80～100h。
将料浆在喷雾造粒塔内经雾化干燥制成团聚粉末，喷雾造粒塔内温度为120～160℃。将团聚粉末过筛，得到粒度为10～50μm的粉末。
本发明制备的锌镍合金粉末，其用作抗海水腐蚀的电极电位粘接底层热喷涂的材料或者单独作为阴极保护涂层热喷涂材料使用。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
本发明制备的材料应用广泛，是一种新型的适于热喷涂工艺抗海水腐蚀的低电极电位材料。本发明所制备的锌镍粉末涂层，在海水介质中电极电位为-760mv/ECS，而普通碳钢的电极电位约-550mv/ECS，显著低于碳钢的电极电位，Ni-Cr，Ni-Al，NiCrAlY系材料的电极电位在-620～650mv/ECS之间，因此本发明制备的材料是一种真正低电极电位的涂层材料。通过盐雾B-117-85试验标准，可以得到本发明制备的粉末，耐腐蚀性能好，经过1000h的盐雾腐蚀，本工艺制备的粉末比几种常用的粘接层涂层材料制备的涂层强度高8MPa以上(比Ni-Cr高8MPa，比Ni-Al高7MPa比NiCrAlY系材料高10MPa)。
本发明制备的锌镍合金粉末，相对已有的两种制备锌镍合金粉末工艺(熔炼雾化法低压过饱和雾化法)相比工艺流程少；制造成本低(约比熔炼雾化法节能40％，比低压过饱和雾化法低50％以上)；且其他两种方法不能作为大规模工业化生产使用，而高能球磨适合于大规模工业化生产。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合具体的实施例行进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例
实施例1：
配料：取粒度为5～10μm的Zn粉200g和6～10μm的镍粉200g，无水乙醇100ml，球料比为20∶1，球磨转速为350r/min，球磨时间100h，制备合金粉末。真空手套箱内取料，烘干。
喷雾造粒：按质量百分计，取原料粉末98％、粘结剂2％，将其混合后加入相当于原料粉末和粘结剂总质量的80％的无水乙醇，调配成料浆。用离心雾化喷嘴讲料浆雾化成微细滴液喷如造粒塔内，雾化器转速为1600～1800r/min。雾化的滴液依靠自身的表面张力收缩成球状，在热风中收缩成球状，造粒塔内温度控制在120～160℃范围内，温度高低的调节以使粉末充分干燥为限，随后通过抽风机将干燥的团聚粉末收集。
筛分：喷雾造粒所得团聚粉末过筛，取10～50μm的团聚粉末即可得低电极电位耐腐蚀材料。
实施例2：
配料：取粒度为5～10μm的Zn粉120g和6～10μm的镍粉33g，无水乙醇50ml，球料比为10∶1，球磨转速为450r/min，球磨时间80h，制备合金粉末。真空手套箱内取料，烘干。
喷雾造粒：按质量百分计，取原料粉末98％、粘结剂2％，将其混合后加入相当于原料粉末和粘结剂总质量的80％的无水乙醇，调配成料浆。用离心雾化喷嘴讲料浆雾化成微细滴液喷如造粒塔内，雾化器转速为1600～1800r/min。雾化的滴液依靠自身的表面张力收缩成球状，在热风中收缩成球状，造粒塔内温度控制在120～160℃范围内，温度高低的调节以使粉末充分干燥为限，随后通过抽风机将干燥的团聚粉末收集。
筛分：喷雾造粒所得团聚粉末过筛，取10～50μm的团聚粉末即可得低电极电位耐腐蚀喷涂材料。
实施例3：
配料：取粒度为5～10μm的Zn粉120g和6～10μm的镍粉70g，无水乙醇70ml，球料比为20∶1，球磨转速为450r/min，球磨时间70h，制备合金粉末。真空手套箱内取料，烘干。
喷雾造粒：按质量百分计，取原料粉末98％、粘结剂2％，将其混合后加入相当于原料粉末和粘结剂总质量的80％的无水乙醇，调配成料浆。用离心雾化喷嘴讲料浆雾化成微细滴液喷如造粒塔内，雾化器转速为1600～1800r/min。雾化的滴液依靠自身的表面张力收缩成球状，在热风中收缩成球状，造粒塔内温度控制在120～160℃范围内，温度高低的调节以使粉末充分干燥为限，随后通过抽风机将干燥的团聚粉末收集。
筛分：喷雾造粒所得团聚粉末过筛，取10～50μm的团聚粉末即可得低电极电位耐腐蚀喷涂材料。
实施例4：
配料：取粒度为5～10μm的Zn粉120g和6～10μm的镍粉70g，无水乙醇70ml，球料比为20∶1，球磨转速为450r/min，球磨时间70h，制备合金粉末。真空手套箱内取料，烘干。
筛分：烘干所得粉末直接过筛，取粒径1～3μm的粉末即可得所需低电极电位耐腐蚀材料喷涂。

Claims (8)

1.一种锌镍合金粉末的制备方法，其特征是利用高能球磨机械合金化制备锌镍合金粉末，具体是：按照质量计，将锌粉50～80％和镍粉20～50％与球磨介质一起放入球磨罐内进行湿法球磨得到料浆，这些锌粉镍粉原料之和为100％，然后将料浆取出并置于真空下烘干，形成用于喷涂的粉料；或将粉再经喷雾造粒后得到粒径较大的锌镍合金粉末。
2.根据权利要求1所述的锌镍合金粉末的制备方法，其特征是锌粉的粒度为5～10μm。
3.根据权利要求1所述的锌镍合金粉末的制备方法，其特征是镍粉的粒度为6～10μm。
4.根据权利要求1所述的锌镍合金粉末的制备方法，其特征是所述球磨介质采用无水乙醇。
5.根据权利要求1所述的锌镍合金粉末的制备方法，其特征是采用抽真空通氩气保护工艺进行球磨，球磨时，采用的球磨转速为350～450r/min，球磨时间为70～100h。
6.根据权利要求1所述的锌镍合金粉末的制备方法，其特征是将料浆在喷雾造粒塔内经雾化干燥制成团聚粉末，喷雾造粒塔内温度为120～160℃。
7.根据权利要求6所述的锌镍合金粉末的制备方法，其特征是将团聚粉末过筛，得到粒度为1～50μm的粉末。
8.一种根据权利要求1至7中任一权利要求所制备的锌镍合金粉末，其特征是该锌镍合金粉末用作抗海水腐蚀的电极电位粘接底层热喷涂的材料或者单独作为阴极保护涂层热喷涂材料使用。
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