CN102011069A - 金属表面超耐蚀涂层用的非晶态合金粉末及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超耐蚀非晶态合金粉末，其原料组分及其重量百分比含量为：Mo 1～3％、Cr 5～7％、Ni1～3％、P 9～11％、Si 2～4％、B 8～10％，其余为Fe。采用该非晶态合金粉末制备金属构件超耐蚀非晶态合金涂层的方法为：(1)在金属构件表面除油除锈，(2)在清洁的金属构件表面上进行喷砂粗化处理，(3)采用热喷涂技术在金属构件表面制备超耐蚀非晶态合金涂层，涂层厚度为250-350微米。本发明提高了低碳钢和低合金钢构件的表面硬度和耐腐蚀性能，极大地降低了各种金属构件的腐蚀破坏速度，延长了其使用寿命。

Description

金属表面超耐蚀涂层用的非晶态合金粉末及其应用方法
技术领域
本发明是关于金属表面涂覆层的，尤其涉及在低碳钢和低合金钢表面采用热喷涂技术制备超耐蚀非晶态合金涂层所用的非晶态合金粉末及其应用方法。
背景技术
对于金属材料来说，通常情况下在从液体凝固成固体时，原子总是从液体的混乱排列转变成整齐的排列，即成为晶体。但是，如果金属或合金的凝固速度非常快(例如每秒高达一百万度)，原子来不及整齐排列便被冻结住了，最终的原子排列方式类似于液体，是混乱的，这就是非晶合金。因为非晶合金原子的混乱排列情况类似于玻璃，所以又称为金属玻璃。晶态结构的金属具有晶界、相界、位错等弱化晶粒之间连接的因素，使其在腐蚀介质中容易产生破坏，耐腐蚀性能较差。非晶合金是短程有序，长程无序的。也就是说它只有在一定的大小(小于1.5±0.1nm)范围内，原子才形成一定的几何图形排列，用电子显微镜看不到任何由晶粒间界、晶体缺陷等形成的衍衬反差。因此非晶态金属的结构在宏观上是各向同性的，从20世纪中叶被发现之后，被证明具有高强度、高硬度和优异的耐腐蚀性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决常规低碳钢和低合金钢构件由于腐蚀破坏的原因所带来的惊人的经济损失问题，提供一种Fe基超耐蚀非晶合金粉末及其应用于金属表面、制备金属构件超耐蚀合金涂层的方法。本发明的方法是在已有的超音速火焰喷涂技术(HVOF)或者大气等离子喷涂技术(APS)的基础上，进行大量的工艺优化实验所得到的最佳制备工艺过程，并非唯一的方法。采用本发明指定的HVOF或者APS工艺参数在耐腐蚀性能差的低碳钢和低合金钢的表面制备一层超耐蚀非晶态合金涂层，以提高其硬度和耐腐蚀性能，降低各种金属构件的腐蚀破坏速度，延长其使用寿命。
本发明是根据非晶态合金形成热力学、动力学和结构学原理，研究配制出超耐蚀合金涂层用的非晶合金粉末，是以Fe元素为基的非晶态合金粉末，原料组分及其重量百分比含量为：Mo 1～3％、Cr 5～7％、Ni 1～3％、P 9～11％、Si 2～4％、B 8～10％，其余为Fe。
所述的非晶合金粉末通过氮气雾化工艺制造，进一步筛分成颗粒度为15～45微米，微观形貌为圆球或椭球状。
采用超耐蚀非晶态合金粉末涂覆金属表面、制备金属构件超耐蚀合金涂层的方法，具有如下步骤：
(1)在金属构件表面除油除锈；
(2)在清洁的金属构件表面上进行喷砂粗化处理，选用粒度为1000-2000微米的带有棱角的金刚石沙粒，直径为φ8的喷砂管，在压强为0.8MPa的条件下进行喷砂粗化；
(3)在步骤(2)进行过喷砂粗化处理的金属构件表面采用大气等离子喷涂技术或者超音速氧燃料火焰喷涂技术制备一层超耐蚀非晶态合金粉末；
在喷涂过程中始终采用压缩空气对喷涂表面进行连续冷却，并在喷涂操作结束后，保持冷却直至室温。
所述步骤(3)喷涂的超耐蚀非晶态合金涂层的厚度为250-350微米。
所述步骤(3)采用大气等离子喷涂技术的喷涂参数为：喷涂电流550A，喷涂电压60V，主气Ar压强0.55MPa，主气Ar流量40L/min，喷涂距离100mm，送粉气Ar压强0.3MPa，送粉气Ar流量7L/min，喷枪移动速度100mm/s，喷涂遍数6遍。
所述步骤(3)采用的超音速氧燃料火焰喷涂技术喷涂参数为：氧气流量166.7L/min，燃气丙烷流量20.0L/min，喷涂距离350mm，送粉气氮气压强0.6MPa，送粉气氮气流量10L/min，喷枪移动速度100mm/s，喷涂遍数4遍。
所述步骤(3)对喷涂表面进行连续冷却的过程采用内径为φ8，压强为0.8MPa的压缩空气对金属构件表面进行连续冷却。
本发明的有益效果是，采用Fe基超耐蚀非晶态合金粉末，在耐腐蚀性能差的低碳钢和低合金钢构件的表面，采用热喷涂技术制备一层超耐蚀非晶态合金涂层，提高了低碳钢和低合金钢构件的表面的硬度和耐腐蚀性能，极大地降低了各种金属构件的腐蚀破坏速度，延长了其使用寿命。
具体实施方式
本发明的超耐蚀非晶合金粉末，所用原料均采用市售的化工原料。基体材料采用Q235低碳钢板，具体实施例如下：
实施例1
以Fe元素为基的非晶态合金粉末，原料组分及其重量百分比含量为：Mo 3％、Cr 7％、Ni3％、P 10％、Si 2％、B 9％，其余为Fe。
该超耐蚀非晶态合金粉末通过氮气雾化工艺制造，进一步筛分成粒度分布为15-45微米的适用于热喷涂技术的圆球或椭球状合金粉末。
采用超耐蚀非晶态合金粉末涂覆Q235低碳钢板表面、制备金属构件超耐蚀合金涂层的方法，步骤如下：
(1)在金属构件表面除油除锈；
(2)在清洁的金属构件表面上进行喷砂粗化处理，选用粒度为1000-2000微米的带有棱角的金刚石沙粒，直径为φ8的喷砂管，在压强为0.8MPa的条件下进行喷砂粗化；
(3)在步骤(2)进行过喷砂粗化处理的金属构件表面采用大气等离子喷涂技术(APS)喷涂一层超耐蚀非晶态合金粉末；喷涂参数为：喷涂电流550A，喷涂电压60V，主气(Ar)压强0.55MPa，主气(Ar)流量40L/min，喷涂距离100mm，送粉气(Ar)压强0.3MPa，送粉气(Ar)流量7L/min，喷枪移动速度100mm/s，喷涂遍数6遍；所制备的涂层厚度为320微米。
在喷涂过程中始终采用压缩空气对喷涂表面进行连续冷却，并在喷涂操作结束后，保持冷却直至室温。
实施例2
以Fe元素为基的非晶态合金粉末，原料组分及其重量百分比含量为：Mo 1％、Cr 7％、Ni1％、P 9％、Si 4％、B 10％，其余为Fe。
该超耐蚀非晶态合金粉末通过氮气雾化工艺制造，进一步筛分成粒度分布为15-45微米的适用于热喷涂技术的圆球或椭球状合金粉末。
采用超耐蚀非晶态合金粉末涂覆Q235低碳钢板表面、制备金属构件超耐蚀合金涂层的方法，步骤如下：
(1)在金属构件表面除油除锈；
(2)在清洁的金属构件表面上进行喷砂粗化处理，选用粒度为1000-2000微米的带有棱角的金刚石沙粒，直径为φ8的喷砂管，在压强为0.8MPa的条件下进行喷砂粗化；
(3)在步骤(2)进行过喷砂粗化处理的金属构件表面采用超音速氧燃料火焰喷涂技术(HVOF)喷涂一层超耐蚀非晶态合金粉末；喷涂参数为：氧气流量166.7L/min，燃气流量(丙烷)20.0L/min，喷涂距离350mm，送粉气(氮气)压强0.6MPa，送粉气(氮气)流量10L/min，喷枪移动速度100mm/s，喷涂遍数4遍，所制备的涂层厚度为280微米。
在喷涂过程中始终采用压缩空气对喷涂表面进行连续冷却，并在喷涂操作结束后，保持冷却直至室温。
实施例3
以Fe元素为基的非晶态合金粉末，原料组分及其重量百分比含量为：Mo 3％、Cr 7％、Ni3％、P 11％、Si 4％、B 10％，其余为Fe。
该超耐蚀非晶态合金粉末通过氮气雾化工艺制造，进一步筛分成粒度分布为15-45微米的适用于热喷涂技术的圆球或椭球状合金粉末。
采用超耐蚀非晶态合金粉末涂覆Q235低碳钢板表面、制备金属构件超耐蚀合金涂层的方法，步骤如下：
(1)在金属构件表面除油除锈；
(2)在清洁的金属构件表面上进行喷砂粗化处理，选用粒度为1000-2000微米的带有棱角的金刚石沙粒，直径为φ8的喷砂管，在压强为0.8MPa的条件下进行喷砂粗化；
(3)在步骤(2)进行过喷砂粗化处理的金属构件表面采用超音速氧燃料火焰喷涂技术(HVOF)喷涂一层超耐蚀非晶态合金粉末；喷涂参数为：喷涂电流600A，喷涂电压60V，主气(Ar)压强0.5MPa，主气(Ar)流量40L/min，喷涂距离110mm，送粉气(Ar)压强0.3MPa，送粉气(Ar)流量7L/min，喷枪移动速度100mm/s，喷涂遍数6遍；所制备的涂层厚度为330微米。
在喷涂过程中始终采用压缩空气对喷涂表面进行连续冷却，并在喷涂操作结束后，保持冷却直至室温。
经以上步骤，在Q235低碳钢板表面就形成了一层较为光洁的超耐蚀非晶合金涂层，涂覆有该超耐蚀非晶态合金涂层的金属构件的使用温度不能超过550℃。表1为本发明的实施例1超耐蚀合金涂层与1Cr18Ni9Ti不锈钢在3种腐蚀介质中电化学腐蚀参数对比。其中自腐蚀电流密度icorr表征了金属材料在电解质中的腐蚀速度，可见所制备的非晶态合金涂层在强酸、强碱和强氯离子腐蚀介质中的耐蚀性能均比1Cr18Ni9Ti不锈钢有显著的提高。
表1
Figure BDA0000039044790000041

Claims (7)

1.一种超耐蚀非晶态合金粉末，其特征在于，是以Fe元素为基的非晶态合金粉末，原料组分及其重量百分比含量为：Mo 1～3％、Cr 5～7％、Ni 1～3％、P 9～11％、Si 2～4％、B 8～10％，其余为Fe。
2.根据权利要求1的超耐蚀非晶合金粉末，其特征在于，所述的非晶态合金粉末是通过氮气雾化工艺制造，进一步筛分成颗粒度为15～45微米，微观形貌为圆球或椭球状。
3.一种采用权利要求1的超耐蚀非晶态合金粉末涂覆金属表面、制备金属构件超耐蚀非晶态合金涂层的方法，具有如下步骤：
(1)在金属构件表面除油除锈；
(2)在清洁的金属构件表面上进行喷砂粗化处理，选用粒度为1000-2000微米的带有棱角的金刚石沙粒，直径为φ8的喷砂管，在压强为0.8MPa的条件下进行喷砂粗化；
(3)在步骤(2)进行过喷砂粗化处理的金属构件表面采用大气等离子喷涂技术或者超音速氧燃料火焰喷涂技术制备一层超耐蚀非晶态合金涂层；
在喷涂过程中始终采用压缩空气对喷涂表面进行连续冷却，并在喷涂操作结束后，保持冷却直至室温。
4.根据权利要求3的制备金属构件超耐蚀非晶态合金涂层的方法，其特征在于，所述步骤(3)喷涂的超耐蚀非晶态合金粉末的厚度为250-350微米。
5.根据权利要求3的制备金属构件超耐蚀非晶态合金涂层的方法，其特征在于，所述步骤(3)采用大气等离子喷涂技术的喷涂参数为：喷涂电流550A，喷涂电压60V，主气Ar压强0.55MPa，主气Ar流量40L/min，喷涂距离100mm，送粉气Ar压强0.3MPa，送粉气Ar流量7L/min，喷枪移动速度100mm/s，喷涂6遍。
6.根据权利要求3的制备金属构件超耐蚀非晶态合金涂层的方法，其特征在于，所述步骤(3)采用的超音速氧燃料火焰喷涂技术喷涂参数为：氧气流量166.7L/min，燃气丙烷流量20.0L/min，喷涂距离350mm，送粉气氮气压强0.6MPa，送粉气氮气流量10L/min，喷枪移动速度100mm/s，喷涂4遍。
7.根据权利要求3的制备金属构件超耐蚀非晶态合金涂层的方法，其特征在于，所述步骤(3)对喷涂表面进行连续冷却的过程采用内径为φ8，压强为0.8MPa的压缩空气对金属构件表面进行连续冷却。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102251204A (zh) * 2011-07-26 2011-11-23 北京工业大学 一种用于电弧喷涂制备含非晶相涂层的含磷铁基粉芯丝材及涂层制备方法
CN102796980A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 中国科学院金属研究所 一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法
CN103590036A (zh) * 2013-11-25 2014-02-19 青岛云路新能源科技有限公司 带材的制造方法
CN105088108A (zh) * 2015-06-25 2015-11-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种铁基非晶合金、其粉末材料以及耐磨防腐涂层
CN108247042A (zh) * 2018-01-26 2018-07-06 长安大学 Ni包Al包覆Fe基非晶合金复合粉末及其制备方法和应用
CN108977753A (zh) * 2018-07-11 2018-12-11 吴长龙 一种非晶涂层的制备方法
CN109338264A (zh) * 2018-11-29 2019-02-15 西安交通大学 一种大气氛围下金属合金涂层的制备方法和系统
CN112899587A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 天津大学 一种耐腐蚀铁基非晶合金涂层、制备方法及其应用
CN113463005A (zh) * 2021-06-04 2021-10-01 华中科技大学 一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1403615A (zh) * 2002-08-16 2003-03-19 安泰科技股份有限公司 铁基块体非晶软磁合金材料
CN101492795A (zh) * 2008-01-21 2009-07-29 安泰科技股份有限公司 铁基非晶纳米晶复合涂层

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1403615A (zh) * 2002-08-16 2003-03-19 安泰科技股份有限公司 铁基块体非晶软磁合金材料
CN101492795A (zh) * 2008-01-21 2009-07-29 安泰科技股份有限公司 铁基非晶纳米晶复合涂层

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 20090815 刘洛夫 铁基非晶合金涂层的等离子喷涂工艺及其组织性能研究 第14-16、38页 1-7 , 2 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102796980A (zh) * 2011-05-27 2012-11-28 中国科学院金属研究所 一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法
CN102796980B (zh) * 2011-05-27 2014-05-21 中国科学院金属研究所 一种核二级泵轴承用镍基耐磨涂层的制备方法
CN102251204A (zh) * 2011-07-26 2011-11-23 北京工业大学 一种用于电弧喷涂制备含非晶相涂层的含磷铁基粉芯丝材及涂层制备方法
CN103590036A (zh) * 2013-11-25 2014-02-19 青岛云路新能源科技有限公司 带材的制造方法
CN105088108A (zh) * 2015-06-25 2015-11-25 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种铁基非晶合金、其粉末材料以及耐磨防腐涂层
CN105088108B (zh) * 2015-06-25 2017-05-10 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种铁基非晶合金、其粉末材料以及耐磨防腐涂层
CN108247042A (zh) * 2018-01-26 2018-07-06 长安大学 Ni包Al包覆Fe基非晶合金复合粉末及其制备方法和应用
CN108977753A (zh) * 2018-07-11 2018-12-11 吴长龙 一种非晶涂层的制备方法
CN109338264A (zh) * 2018-11-29 2019-02-15 西安交通大学 一种大气氛围下金属合金涂层的制备方法和系统
CN112899587A (zh) * 2021-01-15 2021-06-04 天津大学 一种耐腐蚀铁基非晶合金涂层、制备方法及其应用
CN113463005A (zh) * 2021-06-04 2021-10-01 华中科技大学 一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法
CN113463005B (zh) * 2021-06-04 2023-04-21 华中科技大学 一种耐高温腐蚀合金涂层及其制备方法

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