CN106929793B - 一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层 - Google Patents
一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106929793B CN106929793B CN201710352390.2A CN201710352390A CN106929793B CN 106929793 B CN106929793 B CN 106929793B CN 201710352390 A CN201710352390 A CN 201710352390A CN 106929793 B CN106929793 B CN 106929793B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coating
- spraying
- powder
- parts
- metal matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
- C23C4/06—Metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本申请属于表面热喷涂技术领域,具体涉及一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层。本发明所提供的复合材料包括氧化铝粉、钛粉和钽粉,采用该复合材料作为喷涂涂层材料在金属基体表面进行喷涂,可在金属基体表面制备得到一种性能良好的防腐涂层,该涂层表面均匀致密,具有超强的结合力和耐腐蚀性,其韧性好、硬度高,不容易产生裂纹或发生脆性脱落。
Description
技术领域
本发明属于表面热喷涂技术领域,具体涉及一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层。
背景技术
金属的腐蚀是金属在环境的作用下引起的破坏或变质,由于金属材料腐蚀造成能源损失、设备损坏和气液泄漏等现象在电力***和工业***等领域中时有发生,不仅造成巨大的经济损失,而且容易造成巨大的环境污染,危害人民的健康。因此,对金属防腐技术的研究及其开发是近年来相关技术人员的研究重点。
铝合金暴露在空气中其表面容易被氧化形成一层保护膜,一般情况下该保护膜能够有效地保护铝合金,防止金属被进一步腐蚀。然而海洋大气或者工业大气等恶劣大气环境中,铝合金由于空气中存在的电解质常发生电化学腐蚀,表面出现点蚀,严重影响材料的使用寿命。因此,为了提高铝合金寿命,目前出现了各种用于防腐的表面处理方法,其中包括化学转化、阳极氧化、电镀等,这些方法方便快捷,成本低,但是存在污染环境的缺陷。近年来出现的热喷涂技术工艺灵活,适用范围广,生产效率高,用于热喷涂工艺加工的工件受热少,工件产生的应力变形小,环境污染小。热喷涂技术用于防腐涂层的制备具有明显的优势,比如涂层质量可控、涂层厚度可控、基底沉积面积宽等。
目前的热喷涂技术的喷涂涂层材料主要是具有强防腐性能的氧化物陶瓷材料。氧化物陶瓷材料具有高强度、抗氧化、耐高温、高硬度、耐腐蚀等优点,然而该类材料普遍存在韧性低、延展性差,容易产生裂纹,发生脆性脱落等技术缺陷。因此,喷涂涂层材料的选择在热喷涂技术中起到了极其关键的作用。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层,通过该方法制备得到的涂层具有超强的结合力和耐腐蚀性,韧性好、硬度高,不容易产生裂纹或发生脆性脱落。
本发明的具体技术方案如下:
本发明提供了一种涂层复合材料,包括:
氧化铝粉 30~60份;
钛粉 10~30份;
钽粉 2~6份;
所述份数为重量份数。
优选的,所述氧化铝粉、钛粉和钽粉的粒径均为20~200nm,更优选为40~70。
更优选的,所述涂层复合材料包括:
氧化铝粉 40~45份;
钛粉 20~23份;
钽粉 3~4份。
本发明还提供了一种在金属基体上喷涂涂层的方法,包括以下步骤:
a)在经过预处理的金属基体的表面进行喷砂处理;
b)采用等离子喷涂技术对经过喷砂处理的金属基体进行喷涂,在所述金属基体表面制备涂层;
其中,制备所述涂层的喷涂材料为上述涂层复合材料。
优选的,所述喷涂的参数包括:
喷涂功率:15~35kW;
喷涂距离:80~100mm;
主气Ar流量:50~70L/min;
辅气He流量:10~20L/min;
送粉量:9~18g/min;
喷枪移动速度:350~450mm/s。
更优选的,所述喷涂的参数包括:
喷涂功率:20~24kW;
喷涂距离:80~100mm;
主气Ar流量:60L/min;
辅气He流量:15L/min;
送粉量:15g/min;
喷枪移动速度:400mm/s。
优选的,步骤a)中所述金属基体包括铝合金、钛合金或钢铁。
优选的,步骤a)中所述喷砂所采用的砂为300目的氧化铝。
优选的,步骤a)中所述预处理包括:采用600#、1000#或1500#砂纸打磨,然后依次采用乙醇、丙酮和去离子水进行清洗,再进行烘干。
本发明还提供了一种由上述方法得到的防腐涂层,所述防腐涂层覆盖在基体表面;
所述防腐涂层为钽金属涂层。
优选的,所述涂层的厚度为30~40μm。
综上所述,本发明所提供的涂层复合材料包括氧化铝粉、钛粉和钽粉,采用该涂层复合材料作为喷涂涂层材料在金属基体表面进行喷涂,可在金属基体表面制备得到一种性能良好的涂层,该涂层表面均匀致密,具有超强的结合力和耐腐蚀性,其韧性好、硬度高,不容易产生裂纹或发生脆性脱落。经实验验证,采用上述方法在铝合金基体表面制备的涂层厚度为30~40μm,其极化电流是5.66×10-6A/cm2,极化电压是-0.6625V,而且在浓硝酸中37℃恒温浸泡24小时之后,涂层没有出现腐蚀,表明该涂层具有超强的结合力和耐蚀性。与现有技术相比,本发明具有以下优点及有益效果:
1)本发明采用等离子喷涂技术将纳米级的Al2O3-Ti-Ta涂层复合材料作为涂层喷涂材料融化喷涂于铝合金基体表面制备涂层,钽的硬度低,熔点高,具有良好的延展性,韧性强,可以拉成薄膜,钽、钛和氧化铝协同作用,使得该涂层具有超强的结合力和优良的耐蚀性能,其致密性高,韧性好,不容易产生裂纹或发生脆性脱落;
2)钽、钛和氧化铝的化学性质稳定,通过本发明制备的涂层具有超强耐腐蚀性,常温下可以防止浓酸腐蚀;
3)本发明喷涂制备的涂层均匀,致密性好,热膨胀系数和铝基材相近,在高温下可以长期使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1制备的涂层的表面形貌图;
图2为实施例1制备的涂层的横截面图;
图3为实施例1制备的涂层和经过喷砂处理的6063铝合金的极化曲线。
具体实施方式
为了克服现有喷涂涂层材料得到的喷涂涂层存在的韧性低、延展性差,容易产生裂纹,发生脆性脱落等技术缺陷,本发明提供了一种涂层复合材料包括氧化铝粉、钛粉和钽粉,氧化铝粉具有较好的化学稳定性、耐腐蚀性和热稳定性,然而其涂层为多孔结构,降低涂层的力学性能和抗腐蚀性;钛粉可以有效地减少涂层孔隙,提高涂层致密性;钽粉具有极高的抗腐蚀性;氧化铝粉、钛粉和钽粉混合使用,可协同发挥各组分的作用,实现一加一大于二的功效。因此,采用上述涂层复合材料作为喷涂涂层材料在金属基体表面进行喷涂,可在金属基体表面制备得到一种性能良好的涂层,该涂层表面均匀致密,具有超强的结合力和耐腐蚀性,其韧性好、硬度高,不容易产生裂纹或发生脆性脱落。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
1、预处理铝合金表面:
首先,采用600#、1000#和1500#砂纸逐级打磨铝合金表面,去除6063铝合金表面的氧化层;然后,依次用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗材料表面的油层;最后,将清洗后的6030铝合金置于烘箱中烘干。
2、喷砂处理:将清洗后的6030铝合金放置于喷砂室里面,用喷砂枪喷金属基体的表面,所用到的砂为300目的氧化铝;接着,对经过喷砂处理的6030铝合金进行超声清洗并烘干。
3、采用等离子体喷涂技术在铝合金基体的表面喷涂:通过ABB机械手控制手柄程序的手动模式对机械臂的六个转动轴进行校准,校准完成之后,设置喷涂程序,输入喷涂功率,主气和辅气大小、送粉速率等参数。过程中,首先在600℃下使用等离子焰对样品表面进行预处理,防止喷涂过程中热应力变化过大导致的金属基体变形,增强涂层与基底结合力;然后采用自动程序进行喷涂;最后将喷涂的样品放置室温下缓慢冷却,再清洗,得到表面覆盖有防腐涂层的铝合金。其中,所涉及的喷涂技术参数分别为:喷涂功率30kW,主气(Ar)流量60L/min,辅气He流量15L/min,送粉速率15g/min,喷涂距离100mm,喷枪移动速率400mm/s。喷涂的涂层材料组成为:氧化铝粉45份、钛粉22份和钽份3份。其中混合粉的组成:氧化铝粉45份,钛粉22份,钽份3份。
采用超声方法,对喷涂涂层的稳定性进行验证。经过超声(昆山超声仪器有限公司,40KHz,80W)处理1小时之后,发现涂层仍然完好无损,没有脱落与开裂的现象,与基材结合较好,说明该图层具有超强的结合力和耐腐蚀性,其韧性好、硬度高,不容易产生裂纹或发生脆性脱落。
图1和图2采用德国Zeiss公司场发射扫描电子显微镜分别观察喷涂涂层的表面及其横截面形貌的结果,发现涂层的厚度约为30~40μm。接着,对喷涂涂层的极化电流和极化电压进行检测,得到如图3所示的极化曲线,发现该喷涂涂层的极化电流是5.66×10-6A/cm2,极化电压是-0.6625V。据文献报道,6063铝合金的极化电流和电压分别是9.20×10-6A/cm2、-0.871V(Trans.Nonferrous Met.Soc.China.26(2016).806-813);氧化铝/二氧化铁/三氧化镧涂层的极化电流和电压是3.21×10-7A/cm2、-0.69205V(Materials_and Design114(2017)537-545)。因此,本实施例得到的喷涂涂层的防腐特性较强。
实施例2
本实施例在6030铝合金基体表面喷涂涂层的方法和实施例1大体相同,区别仅在于:
喷涂技术参数分别为:喷涂功率30kW,主气(Ar)流量50L/min,辅气He流量20L/min,送粉速率15g/min,喷涂距离100mm,喷枪移动速率400mm/s。
喷涂的涂层材料组成为:氧化铝粉60份,钛粉30份,钽份3份。
其余地方和实施例1的相同,此处不再一一赘述。
实施例3
本实施例在6030铝合金基体表面喷涂涂层的方法和实施例1大体相同,区别仅在于:
喷涂技术参数分别为:喷涂功率20kW,主气(Ar)流量60L/min,辅气He流量15L/min,送粉速率15g/min,喷涂距离80mm,喷枪移动速率400mm/s。
喷涂的涂层材料组成为:氧化铝粉40份,钛粉30份,钽份6份。
其余地方和实施例1的相同,此处不再一一赘述。
实施例4
本实施例在6030铝合金基体表面喷涂涂层的方法和实施例1大体相同,区别仅在于:
喷涂技术参数分别为:喷涂功率30kW,主气(Ar)流量60L/min,辅气He流量15L/min,送粉速率9g/min,喷涂距离100mm,喷枪移动速率350mm/s。
喷涂的涂层材料组成为:氧化铝粉60份,钛粉10份,钽份2份。
其余地方和实施例1的相同,此处不再一一赘述。
实施例5
本实施例在6030铝合金基体表面喷涂涂层的方法和实施例1大体相同,区别仅在于:
喷涂技术参数分别为:喷涂功率28kW,主气(Ar)流量60L/min,辅气He流量15L/min,送粉速率15g/min,喷涂距离90mm,喷枪移动速率300mm/s。
喷涂的涂层材料组成为:氧化铝粉35份,钛粉30份,钽份6份。
其余地方和实施例1的相同,此处不再一一赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种在金属基体上喷涂涂层的方法,其特征在于,包括以下步骤:
a)在经过预处理的金属基体的表面进行喷砂处理;
b)采用等离子喷涂技术对经过喷砂处理的金属基体进行喷涂,在所述金属基体表面制备涂层;
其中,制备所述涂层的喷涂材料为包括:
氧化铝粉40~45份;
钛粉20~23份;
钽粉3~4份;
所述份数为重量份数;
所述氧化铝粉、钛粉和钽粉的粒径为40~70nm;
所述涂层的厚度为30~40μm。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述喷涂的参数包括:
喷涂功率:15~35kW;
喷涂距离:80~100mm;
主气Ar流量:50~70L/min;
辅气He流量:10~20L/min;
送粉量:9~18g/min;
喷枪移动速度:350~450mm/s。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中所述金属基体包括铝合金、钛合金或钢铁。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤a)中所述喷砂所采用的砂为300目的氧化铝。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,步骤a)中所述预处理包括:采用600#、1000#或1500#砂纸打磨,然后依次采用乙醇、丙酮和去离子水进行清洗,再进行烘干。
6.一种由权利要求1至5任意一项所述方法得到的防腐涂层,其特征在于,所述防腐涂层覆盖在基体表面;
所述防腐涂层为钽金属涂层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710352390.2A CN106929793B (zh) | 2017-05-18 | 2017-05-18 | 一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710352390.2A CN106929793B (zh) | 2017-05-18 | 2017-05-18 | 一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106929793A CN106929793A (zh) | 2017-07-07 |
CN106929793B true CN106929793B (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=59429732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710352390.2A Active CN106929793B (zh) | 2017-05-18 | 2017-05-18 | 一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106929793B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108906546A (zh) * | 2018-07-26 | 2018-11-30 | 界首市鑫全龙粮食机械购销有限公司 | 一种机械部件防腐涂层喷涂工艺 |
CN111910145B (zh) * | 2020-07-29 | 2021-05-25 | 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司柳州局 | 一种增强输电铁塔用材Mo2FeB2涂层的方法 |
CN115011904B (zh) * | 2022-07-04 | 2024-02-09 | 福建华开电力科技有限公司 | 一种防腐防污金属材料的复合处理方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105568203A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-05-11 | 苏州市嘉明机械制造有限公司 | 一种基于等离子喷涂的抗刮绝缘镜板的制造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101412618A (zh) * | 2007-06-19 | 2009-04-22 | 英孚拉玛特公司 | 包含陶瓷氧化物晶粒生长抑制剂的超细陶瓷热喷涂原料和其制备方法 |
CN101709812B (zh) * | 2009-12-15 | 2012-01-25 | 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 | 一种涂覆陶瓷绝缘涂层的金属法兰及其制备方法 |
-
2017
- 2017-05-18 CN CN201710352390.2A patent/CN106929793B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105568203A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-05-11 | 苏州市嘉明机械制造有限公司 | 一种基于等离子喷涂的抗刮绝缘镜板的制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106929793A (zh) | 2017-07-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110055496B (zh) | 一种在核用锆合金基底表面制备Cr涂层的制备工艺 | |
CN106929793B (zh) | 一种复合材料、在金属基体上喷涂涂层的方法和防腐涂层 | |
CN109208054A (zh) | 一种微弧氧化复合耐圬涂层及其生产方法 | |
CN113088956B (zh) | 一种基于冷喷涂的耐腐蚀复合涂层及其制备方法和应用 | |
WO2020134655A1 (zh) | 一种超极限合金及其制备方法 | |
CN106011971A (zh) | 一种在钛合金表面制备陶瓷膜/釉膜复合涂层的方法 | |
CN107937874B (zh) | 一种在铌合金表面制备Pt-Al高温防护涂层的方法 | |
CN110144510A (zh) | 一种碳化钨-碳化铬-镍钼复合粉末、涂层及其制备方法 | |
JP2009091606A (ja) | 金属部材の製造方法および構造部材 | |
CN101914743A (zh) | 一种镁合金表面处理方法 | |
CN102899703A (zh) | 一种硅酸盐电解液及其在制备镁合金微弧氧化膜中的应用 | |
CN109161890B (zh) | 一种SiO2微弧氧化复合涂层及其制备方法 | |
US8367162B2 (en) | Pretreatment method for improving antioxidation of steel T91/P91 in high temperature water vapor | |
CN110791723A (zh) | 一种耐磨高温疏水Cr3C2-NiCr涂层及其制备方法、工件 | |
CN110318050A (zh) | 一种铝基/阳极氧化膜复合涂层及其制备方法和应用 | |
CN104018108A (zh) | 一种海洋平台用钢表面改性处理的方法 | |
CN112756238B (zh) | 一种在316l不锈钢管道内壁制备二氧化硅阻氢涂层的方法 | |
CN106929794A (zh) | 一种在金属基体表面喷涂涂层的方法和防腐涂层 | |
CN110257878B (zh) | 一种制备铝钛复合板微弧氧化膜的方法 | |
CN102071388A (zh) | 一种制备镁锂合金防腐涂层的方法 | |
CN109504996B (zh) | 一种用于钢铁表面dlc复合氧化膜制备的阴极微弧氧化溶液和方法 | |
Jędrusik et al. | Characterisation of oxide coatings produced on aluminum alloys by MAO and chemical methods | |
CN110872712A (zh) | 一种sa106b管材内壁锌铝耐蚀涂层制备及测试方法 | |
CN102888640B (zh) | 一种x70管线钢表面防盐雾腐蚀的处理方法 | |
CN113337791A (zh) | 一种锅炉防护用热障涂层的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |