CN101705465A - 利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法 - Google Patents

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赵民
丁向群
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Abstract

利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法，涉及一种材料表面热喷涂涂层的方法。工艺步骤是：矿物破碎—粉碎—烧结—粉磨—粒度筛分—粉体检测—热喷涂涂层；粉体制备采用玄武岩矿山废料加入调整氧化物，在专用表面活性剂存在条件下直接进行破碎、粉碎处理，再经粒度筛分、粉体检测后获得粒度为30-150μm的粉体，然后在金属材料上热喷涂后形成以非晶态为主要结构特征的涂层。本发明制备的金属基体天然玄武岩涂层与金属基体结合强度高，同时具有突出的耐腐蚀和优良耐磨损性能。

Description

利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料表面热喷涂涂层的方法，特别涉及一种利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法。
背景技术
热喷涂是材料表面改性的重要方法之一，如等离子热喷涂利用等离子火焰来加热熔化喷涂粉末使之在基体表面形成涂层。目前国内外热喷涂的材料主要是合金材料和一些陶瓷材料，目前关于使用天然玄武岩粉末进行热喷涂未见之公开报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法。金属表面经过喷砂处理后，去掉油污和氧化层，采用热喷涂机，在金属基体上热喷涂玄武岩粉末从而制备成玄武岩涂层的方法。玄武岩涂层以非晶态结构为主体，含有合适的晶体组成，同时具有良好的耐磨性和抗腐蚀能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法，该方法的工艺步骤是：矿物破碎----粉碎----烧结----粉磨----粒度筛分----粉体检测----热喷涂涂层；粉体制备采用矿山废弃的玄武岩等废料加入调整氧化物(氧化铁、或氧化铝、或氧化钛、或氧化硅)在专用表面活性剂(聚乙二醇、或三乙醇胺、或磷酸盐)存在条件下直接进行破碎、粉碎处理，再经粒度筛分、粉体检测后获得粒度为30-150μm的粉体，然后在金属材料上热喷涂后形成以非晶态为主要结构特征的涂层；粉体制备或用玄武岩废料加入调整氧化物，在表面活性剂存在条件下直接进行破碎、粉碎处理，然后进行烧结、冷却、粉磨再经粒度筛分、粉体检测后获得粒度为30-150μm的粉体，然后在金属材料上热喷涂后形成以非晶态为主要结构特征的涂层。
所述的利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法，所述涂层厚度为500-800μm；孔隙率控制在1-8％；显微硬度为800-1600Hv；涂层热传导系数19-24W/m℃，耐磨率：0.40-0.60g/cm2，耐酸率：92-96％，耐碱率：93-96％。
本发明的优点与效果是：
1.本发明制备的金属基体天然玄武岩涂层与金属基体结合强度高，同时具有突出的耐腐蚀和优良耐磨损性能。
2.充分利用玄武岩等在加工过程中产生的废料，可以减少对环境的污染，解决了天然玄武岩矿山废料的浪费和新型高性能涂层的制备以及非金属涂层与金属基体的结合问题。
3.本项发明主要使用玄武岩矿山开采过程中的废料制成热喷涂粉末，用热喷涂技术在金属基体上喷涂玄武岩粉末从而形成一种新的涂层，涂层与金属表面的结合可以采用也可以不采用过渡层，涂层结构以非晶态为主要结构，含有一定量的晶体组分，涂层具有良好的性能，尤其是优异的耐腐蚀和耐磨损性能.
4.采用热喷涂工艺将玄武岩粉末喷涂到钢铁、铝合金等金属构件表面形成以非晶态为主要结构的无机涂层，可以长期保护各种腐蚀环境和磨损环境下的金属设施。开发新型的矿物热喷涂材料，降低了喷涂成本，同时减少玄武岩天然矿物废渣对环境的影响。
5.热喷涂后形成的以非晶态为主要结构的涂层与金属基体有很高的结合强度。涂层组织主要是以非晶态为主，其余含有少量晶体结构。涂层热稳定性好，即在高温下使用时，仍能保持性能不变；化学性质稳定，能耐有机溶剂、氯化物和强酸、强碱溶液，并且不易被微生物降解；具有较大强度，能在很大压力梯度下操作，而不会被压缩和蠕变，因而其机械性能好；与高分子膜相比，不会出现老化现象。
附图说明
附图为本发明的工艺流程方框图。
具体实施方式
下面参照附图所示实施例对本发明进行详细说明。
本发明涉及一种热喷涂天然玄武岩粉末材料，它含有98％～70％天然玄武岩和2％～30％辅助组分(如添加剂：氧化铬、或氧化锆、或氧化钛；表面活性剂：聚乙二醇、或三乙醇胺、或磷酸盐；调整氧化物：氧化铝、或氧化铁、或氧化钛、或氧化硅等一种或多种组分)粉末，在金属基体上热喷涂该种粉末从而形成一种高性能涂层的方法。本粉末材料可以由矿物废料直接加工获得，也可通过烧结、冷却后再加工获得。天然玄武岩是一种基性喷出岩，主要矿物是富钙单斜辉石和基性斜长石；次要矿物有橄榄石、斜方辉石、易变辉石、铁钛氧化物、碱性长石、石英或副长石、沸石、角闪石、云母、磷灰石、锆石、铁尖晶石、硫化物和石墨等。喷涂的玄武岩粉末化学成分主要以SiO2、Al2O3、FeO、CaO、MgO、K2O、Na2O等为主，添加适当的添加剂，使玄武岩粉末具有良好的流动性。如果玄武岩粉末制备时需要进行烧结，其烧结温度为1200～1400℃，然后进行破碎和球磨，制备成粒度为30-150μm的喷涂粉末。采用热喷涂机在金属表面制备以非晶态为主要结构的无机涂层。粉末制备：采用矿山废弃的玄武岩等废料加入调整氧化物，在专用表面活性剂存在条件下直接进行破碎、粉碎处理(如球磨等)，获得粒度为30-150μm的粉体。也可以用玄武岩废料加入调整氧化物，在专用表面活性剂存在条件下直接进行破碎、粉碎处理(如球磨等)然后进行烧结、冷却(控制适当的冷却速度)、粉磨获得粒度为30-150μm的粉体，粉体具有良好的流动性。涂层厚度为500-800μm。孔隙率控制在1-8％。显微硬度为800-1600Hv.涂层热传导系数19-24W/m℃，耐磨率：0.40-0.60g/cm2，耐酸率：92-96％，耐碱率：93-96％。

Claims (2)

1.利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法，其特征在于该方法的工艺步骤是：矿物破碎----粉碎----烧结----粉磨----粒度筛分----粉体检测----热喷涂涂层；粉体制备采用玄武岩矿山废料加入调整氧化物，在专用表面活性剂存在条件下直接进行破碎、粉碎处理，再经粒度筛分、粉体检测后获得粒度为30-150μm的粉体，然后在材料上热喷涂后形成以非晶态为主要结构的涂层；粉体制备或用玄武岩废料加入调整氧化物，在表面活性剂存在条件下直接进行破碎、粉碎处理，然后进行烧结、冷却、细粉再经粒度筛分、粉体检测后获得粒度为30-150μm的粉体，然后在材料上热喷涂后形成以非晶态为主要结构的涂层。
2.根据权利要求1所述的利用天然玄武岩废料制备热喷涂涂层的方法，其特征在于，所述涂层厚度为500-800μm；孔隙率控制在1-8％；显微硬度为800-1600Hv；涂层热19-24W/m℃，耐磨率：0.40-0.60g/cm2，耐酸率：92-96％，耐碱率：93-96％。
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