CN103614683B - 一种热喷涂丝材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热喷涂丝材及其制备方法，包括外皮和填充在外皮内的芯材，所述外皮是Zn-0.8Al-0.35Re合金，芯材为Al-5Mg合金。复合喷涂丝有良好的力学性能，可加工性能优异。使用本发明制备的喷涂丝材进行喷涂时，涂层具有优良的耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型热喷涂丝材及其制备方法。
背景技术
热喷涂Zn、Al及其合金涂层一直是用于钢结构表面防腐的重要技术之一。为了提高涂层对钢基体的腐蚀防护能力，进而保证装备在服役过程中不因表面腐蚀失效而影响性能的发挥，人们就喷涂设备、喷涂工艺及喷涂材料等方面开展了广泛的研究。其中电弧喷涂Zn-15Al实心丝材制备二元合金防腐涂层是最具有代表性的技术之一。但是Zn-15Al合金涂层在海洋、高温、高湿、高盐雾等恶劣条件下，其耐腐蚀性能减弱，服役寿命明显降低。为此，需要研究进一步提高Zn-Al涂层耐腐蚀性的方法。
在Zn-Al合金涂层中添加少量的Mg元素可进一步提高在Zn-Al合金涂层的耐蚀能力。热喷涂技术制备的Zn-Al-Mg伪合金涂层是通过喷涂两种不同材料的丝材或采用粉芯丝材的方法获得的相应涂层。在热喷涂过程中，Mg更容易氧化和蒸发，优先形成尖晶石结构的氧化物。与其它涂层体系相比，Zn-Al-Mg伪合金涂层具有更好的耐蚀性，这种涂层优良的耐蚀性能被认为主要来自伪合金涂层中Mg和Zn的作用。其中Mg的作用是形成尖晶石氧化膜改善涂层中Al的阴极保护作用，且Al-Mg薄层具有一定的自封闭能力，可进一步延缓钢铁基体的腐蚀速率，而Zn的自封闭作用，也可以减缓涂层中Al的损失。含有微量Mg元素的热浸镀Zn-Al合金涂层腐蚀产物是典型的纳米级微晶体，这些纳米级腐蚀产物的形成使Zn-Al合金涂层具有优良的抗腐蚀性能。
在Zn-Al合金涂层中添加少量的Re能进一步提高涂层的耐蚀性能，Re元素能细化涂层的微观结构，减少喷涂层的孔隙率，同时对Zn-Al合金涂层具有一定的强化作用，另外，稀土元素的加入，可大大提高融化粒子的流动性以及喷涂材料的表面活性，降低了喷涂熔滴的表面张力。Re在Zn-Al合金中主要以三种形式存在：固溶在基体中；偏聚在相界、晶界和枝晶界；固溶在化合物中或以化合物形式存在。当含量低于0.1%时，稀土主要以前两种形式强化，其中第一种形式起到有限固溶强化的作用，第二种形式增加变形阻力，稀土与Al、Mg、Si等元素形成的金属间化合物呈球状和短棒状分布，在晶界或晶内组织中有大量位错分布；当稀土含量大于0.3%时，最后一种强化形式占主导地位，这时，稀土与合金中的其它元素形成许多含稀土元素的新相，同时使第二相的形状、尺寸发生变化，可能使第二相从长条等形状转变成短棒状粒子，粒子的尺寸也变得比较细小，且呈弥散分布，大部分含稀土元素的第二相都出现了粒子化、球化和细化的特征，这种变化在一定程度上强化了Zn-Al合金。
发明内容
针对传统喷涂丝的缺点，本发明提供一种新型的热喷涂丝材。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种热喷涂丝材，包括外皮和芯材，其中，所述外皮由锌、铝、铼的合金制成，所述芯材由镁铝合金制成，在所述热喷涂丝材中，按质量分数计，Al为13～15%，Mg为0.5～1.0%，Re为0.1～0.5%，余量为锌及不可避免的杂质。
作为一种优选方案，所述镁铝合金为Al-5Mg合金，所述锌、铝、铼的合金为Zn-0.8Al-0.35Re合金，所述Zn-0.8Al-0.35Re合金是按化学计量比通过在熔化的Zn中加入Al-Re中间合金制备而成。
作为一种优选方案，所述热喷涂丝材的直径为1.6～4.0mm。
一种制备本发明所述的热喷涂丝材的方法，包括如下步骤：
将Zn-0.8Al-0.35Re合金带材轧制成U形带材；
在所述U形带材中加入Al-5Mg合金丝；
将含有Al-5Mg合金丝的U形带材轧制成O形丝材；
将所述O形丝材进行减径得到Zn-14Al-0.7Mg-0.3Re喷涂丝材。
本发明制备的喷涂丝材具有常规加工方法无法加工的优点，并且可以随意调整喷涂丝中合金元素的比例。使用本喷涂丝喷涂后的涂层具有优良的耐腐蚀性能，与母材的结合力高，并且涂层的孔隙率小。
附图说明
图1是本发明所述一种热喷涂丝材的结构示意图。
具体实施方式
一种新型的热喷涂丝材，如图1所示，包括芯材2，以及包裹芯材的外皮1，所述喷涂丝芯材2为Al-5Mg合金，外皮为Zn-0.8Al-0.35Re合金。下面结合实施例对本发明进行说明。
Zn-0.8Al-0.35Re的制备：将Zn熔化，按化学计量比将Al-Re中间合金加入Zn中，熔炼而成。
实施例1
本实施例中的热喷涂丝材，其芯材为Al-5Mg合金，外皮为Zn-0.8Al-0.35Re合金，复合喷涂丝的成分为Zn-14Al-0.7Mg-0.3Re。表1列出了喷涂丝的相关数据。
表1
| 喷涂丝材直径/mm | Al-5Mg直径/mm | Zn-0.8Al-0.35Re厚度/mm |
| 1.6 | 0.88 | 0.36 |
| 2.0 | 1.1 | 0.45 |
| 3.0 | 1.65 | 0.675 |
| 4.0 | 2.2 | 0.9 |
具体制备方法为：分别将厚度为0.36、0.45、0.675、0.9mm的Zn-0.8Al-0.35Re合金带材通过轧机轧制成U形，分别在U形化的带材中加入直径0.88mm、1.1mm、1.65mm、2.2mm的Al-5Mg合金丝，然后通过轧机轧成O形，最后通过轧机微量减径后制备成直径为1.6、2.0、3.0、4.0mm的Zn-14Al-0.7Mg-0.3Re喷涂丝。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (4)
1.一种热喷涂丝材，包括外皮和芯材，其特征在于，所述外皮由锌、铝、铼的合金制成，所述芯材由镁铝合金制成，在所述热喷涂丝材中，按质量分数计，Al为13～15％，Mg为0.5～1.0％，Re为0.1～0.5％，余量为锌及不可避免的杂质；所述镁铝合金为Al-5Mg合金，所述锌、铝、铼的合金为Zn-0.8Al-0.35Re合金。
2.根据权利要求1所述的热喷涂丝材，其特征在于，所述Zn-0.8Al-0.35Re合金的是按化学计量比在熔化的Zn中加入Al-Re中间合金制备而成的。
3.根据权利要求1所述的热喷涂丝材，其特征在于，所述热喷涂丝材的直径为1.6～4.0mm。
4.一种热喷涂丝材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将Zn-0.8Al-0.35Re合金带材轧制成U形带材，所述Zn-0.8Al-0.35Re合金为锌、铝、铼合金；
在所述U形带材中加入Al-5Mg合金丝；
将含有Al-5Mg合金丝的U形带材轧制成O形丝材；
将所述O形丝材进行减径得到Zn-14Al-0.7Mg-0.3Re喷涂丝材，所述Zn-14Al-0.7Mg-0.3Re中Re为铼。
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