CN105420659A - 一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺 - Google Patents
一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105420659A CN105420659A CN201510730868.1A CN201510730868A CN105420659A CN 105420659 A CN105420659 A CN 105420659A CN 201510730868 A CN201510730868 A CN 201510730868A CN 105420659 A CN105420659 A CN 105420659A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fused salt
- ceramic
- salt corrosion
- corrosion
- preparation technology
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
本发明属于材料的抗高温腐蚀处理技术领域，涉及一种用于熔盐环境使用的耐蚀合金表面陶瓷氧化膜层的制备方法。本发明首先在耐蚀合金表面采用喷涂的方法依次形成Ni-Fe-A合金、Ni-Fe-B-O1-x陶瓷-金属保护层，然后采用高温预氧化的方法对该保护层进行封孔处理，形成以均匀致密Ni-Fe-B-O为主的氧化物膜层，其厚度在100μm~500μm，并且通过控制不同的氧化温度、氧化时间和氧分压，可以实现氧化膜组成和厚度的改变。本发明的氧化膜可以提高耐蚀合金的抗高温氧化、抗熔盐腐蚀性能，经过1000小时的熔盐腐蚀，仍保持良好的结构完整性。
Description
技术领域
本发明属于耐蚀合金的抗腐蚀技术领域，具体涉及一种用于抗熔盐腐蚀的耐蚀合金表面膜层制备方法。
背景技术
工业中在以下三个方面会遇到熔盐腐蚀环境。一是核电回路中，存在LiF、BeF等熔盐腐蚀；二是在铝电解领域，电解槽中很多金属材料受到AlF3、NaF、KF等冰晶石熔盐腐蚀；三是在垃圾焚烧炉，由于垃圾焚烧形成高温Na2SO4等熔盐，会对设备产生严重的腐蚀。
目前这些方面主要是应用镍基耐蚀合金或者超级耐蚀不锈钢（通常为镍铁基）进行抗熔盐腐蚀，但是由于金属本身的特性，决定了这些难以在高温熔盐这种恶劣的环境中的长期使用，人们通常使用采取喷涂方法来提高镍基耐蚀合金或者超级耐蚀不锈钢的抗高温性能，但是还存在孔隙率较高的问题，难以抵挡熔盐蒸气对材料的腐蚀，在这些领域，耐熔盐腐蚀的金属材料开发一直存在较大困难。
发明内容
针对目前已有技术存在的不足，本发明提供一种具有良好抗高温氧化和耐熔盐腐蚀性能的陶瓷氧化膜的制备工艺。首先在耐蚀合金表面采用喷涂的方法形成底层为Ni-Fe-A合金层、外层Ni-Fe-B-O1-x陶瓷-金属保护层，然后采用高温氧化的方法使对该保护层进行封孔处理，形成以均匀致密的氧化物膜层，其厚度在100μm~500μm，通过控制氧化温度、氧化时间和氧分压，实现氧化膜组成和厚度的改变。该氧化膜可以提高耐蚀合金的抗高温氧化、抗熔盐腐蚀性能。本发明的目的是通过以下步骤实现：
步骤一、将耐蚀合金表面清理干净，并保持粗糙度达到Sa2.5~3.0级；
步骤二、在耐蚀合金表面采用喷涂（等离子喷涂、火焰喷涂中的一种）的方法形成底层为Ni-Fe-A合金层、外层为Ni-Fe-B-O1-x陶瓷-金属保护层；
步骤三、采用高温氧化的方法使对Ni-Fe-B-O1-x陶瓷-金属保护层进行封孔处理，充分氧化，形成均匀致密的Ni-Fe-B-O氧化物膜层。
本发明的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于步骤二采用等离子喷涂、火焰喷涂中的一种方法，在耐蚀合金表面形成相应的保护层，底层为Ni-Fe-A合金层，外层为Ni-Fe-B-O1-x陶瓷-金属层。
本发明的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于步骤二喷涂所用的合金层成分，选用Ni-Fe-A合金粉末，其中A是Co、Al、Cr、Mo、Si、Y等元素中的一种或几种。
本发明的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于步骤二喷涂所用的陶瓷-金属层成分，选用NiO陶瓷粉末、Fe2O3陶瓷粉末、B是Ni、Fe、Co、Al、Mo、Nb、Ta、W、V、Y、La、Ce等元素中的一种或几种，添加方式为纯金属粉末或者合金粉末。
本发明的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于步骤三的预氧化工艺，氧化温度为800℃～950℃，保温时间为0.5h～24h，氧压0.2atm~1.0atm。
本发明的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于步骤三的降温过程，为了防止膜层剥落，提高膜层与基体的结合力，高温氧化采用分段降温的方法，第一段缓慢降温到400~500℃，控制降温速度小于5℃/min；第二段随炉冷却至室温即可。
本发明的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于步骤三所述的Ni-Fe-B-O1-x膜层，该膜层经氧化处理后，膜层的厚度为100μm~500μm，在膜层中形成一定的成分梯度，通过控制不同的氧化温度、氧化时间和氧分压，实现氧化膜组成和厚度的改变。
本发明的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于步骤三所述的Ni-Fe-B-O膜层，该膜层致密性好，孔隙率小于0.5%，与基体的结合力大于50Mpa，具有非常好的抗熔盐腐蚀性能。
本发明的有益效果：本发明首先在耐蚀合金表面采用喷涂的方法形成保护层，然后采用高温氧化的方法使对该保护层进行封孔处理，形成以均匀致密的氧化物膜层，通过控制氧化温度、氧化时间和氧分压，实现氧化膜组成和厚度的改变，制得的氧化膜可以大大提高了耐蚀合金的抗高温氧化、抗熔盐腐蚀性能。
附图说明
图1为实施例2中喷涂后氧化膜截面图。
图2为实施例2中经喷涂+高温预氧化后氧化膜截面图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
耐蚀合金Incoloy800H表面首先经过喷砂处理除去表面氧化皮，采用等离子喷涂的方法对阳极表面进行喷涂，内涂层成分为重量比为Ni58Fe30Cr12合金粉，制备厚度为50μm。外涂层成为主要为45%NiO+30%Fe2O3+10%Cr粉+5%Mo粉陶瓷-金属粉末，制备厚度为120μm。经过喷涂后的阳极放入卧式马弗炉中进行高温氧化处理，控制升温速度：10℃/min，氧化保温温度：950℃，氧化时间：0.5h，保温氧压0.5atm，以5℃/min缓慢降温至450℃后，随炉冷却至室温。经过喷涂+高温氧化处理后的阳极表面得到一层粘附性较好的Ni-Fe-Cr-Mo-O膜层，涂层内部无空隙和裂纹等缺陷，与基体结合紧密。
对实施例1中经过喷涂+高温氧化处理而在其表面形成Ni-Fe-Cr-Mo-O膜层的耐蚀合金Incoloy800H放在垃圾焚化设备中测试，经过200次“室温-800℃”冷热疲劳试验，耐蚀合金Incoloy800H均没有发生膜层脱落现象。
实施例2
超级不锈钢NS1101合金表面首先经过喷砂处理除去表面氧化皮。采用超音速火焰喷涂+等离子喷涂的方法对阳极表面进行喷涂，其中，内涂层成分为Ni50Fe45Al5合金粉，制备厚度为80μm。外涂层为55%NiO+45%Fe2O3+Al陶瓷-金属粉末，制备厚度为100μm。喷涂后的合金放入马弗炉中进行高温氧化处理，控制升温速度：8℃/min，氧化保温温度：800℃，氧化时间：24h，保温氧压0.8atm，以4℃/min缓慢降温至400℃后，随炉冷却至室温。对实施例中经过喷涂+高温氧化处理而在其表面形成Ni-Fe-Al-O膜层的超级不锈钢NS1101合金在铝电解槽KF-NaF-AlF3-Al2O3蒸汽环境中进行悬挂实验，1000小时后仍保持完整的结构，该工艺处理的耐蚀合金适合于铝电解中的导电材料和结构件。从附图1、附图2对比可以看出，涂层经过高温预氧化后，致密度大大提高，起到了良好的封孔效果，经过喷涂+高温氧化处理后的阳极表面得到一层粘附性较好的Ni-Fe-Al-O膜层，涂层内部致密、连续，与基体结合紧密。
实施例3
高温合金Inconel690管，内径200mm，首先经过喷砂处理除去内表面氧化皮。采用超音速喷涂的方法对管壁内表面进行喷涂，内涂层成分为重量比为Ni50Fe8Cr30Y2合金粉，制备厚度为50μm。外涂层成为主要为45%NiO+10%Fe2O3+45%Ni57Cr40Y3陶瓷-金属粉末，制备厚度为120μm。经过喷涂后的合金管放入卧式马弗炉中进行高温氧化处理，控制升温速度：15℃/min，氧化保温温度：950℃，氧化时间：6h，保温氧压0.2atm，以10℃/min缓慢降温至450℃后，随炉冷却至室温。经过喷涂+高温氧化处理后的阳极表面得到一层粘附性较好的Ni-Fe-Cr-Y-O膜层，涂层内部无空隙和裂纹等缺陷，与基体结合紧密。
对实施例3中经过喷涂+高温氧化处理而在其表面形成Ni-Fe-Cr-Y-O膜层的高温合金Inconel690管放在模拟核电燃料回路，熔盐氛围为LiF，BeF，经过200小时560℃高温流体腐蚀实验，管壁内膜层保存完好。
Claims (6)
1.一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于：包括以下制备步骤：
步骤一、将耐蚀合金表面清理干净，并保持粗糙度达到Sa2.5~3.0级；
步骤二、在耐蚀合金表面采用喷涂的方法形成底层为Ni-Fe-A合金层、外层为Ni-Fe-B-O1-x陶瓷-金属保护层；
步骤三、采用高温预氧化的方法对步骤二中的Ni-Fe-B-O1-x陶瓷-金属保护层进行封孔处理，充分氧化后降温，形成均匀致密的Ni-Fe-B-O氧化物膜层。
2.根据权利要求1所述的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于：所述的喷涂的方法为等离子喷涂、火焰喷涂中的一种。
3.根据权利要求1所述一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于：所述喷涂形成的底层Ni-Fe-A合金层所用的原料为Ni-Fe-A合金粉末，其中A是Co、Al、Cr、Mo、Si、Y元素中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于：所述喷涂形成的Ni-Fe-B-O1-x外层陶瓷-金属层成分选用的原料是NiO陶瓷粉末，Fe2O3陶瓷粉末及B粉末，B是Ni、Fe、Co、Al、Mo、Nb、Ta、W、V、Y、La、Ce元素中的一种或几种，B粉末的添加方式为纯金属粉末或者合金粉末。
5.根据权利要求1所述的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于：所述的高温预氧化温度为800℃～950℃，保温时间为0.5h～24h，氧压为0.2atm~1.0atm。
6.根据权利要求1所述的一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺，其特征在于：所述Ni-Fe-B-O氧化物膜层经氧化处理后致密性好，孔隙率小于0.5%，与基体的结合力大于50Mpa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510730868.1A CN105420659A (zh) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | 一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510730868.1A CN105420659A (zh) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | 一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105420659A true CN105420659A (zh) | 2016-03-23 |
Family
ID=55499189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510730868.1A Pending CN105420659A (zh) | 2015-11-03 | 2015-11-03 | 一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105420659A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110453170A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-11-15 | 常州大学 | 一种在Fe-Cr-Si系合金表面形成致密氧化层的方法 |
| CN111057993A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-24 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 熔盐堆用合金材料抗碲腐蚀性能提升方法及一种合金件 |
| CN111088447A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-05-01 | 青海大学 | 用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺 |
| CN112125705A (zh) * | 2020-09-10 | 2020-12-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种SiC陶瓷的防护涂层及其制备方法 |
| CN113969387A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-01-25 | 深圳优易材料科技有限公司 | 一种结合力强的耐磨涂层 |
| CN115746798A (zh) * | 2022-11-05 | 2023-03-07 | 北京民利储能技术有限公司 | 一种具有高储能密度的熔盐材料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050178658A1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-08-18 | Nguyen Thinh T. | Non-carbon anodes for aluminium electrowinning and other oxidation resistant components with slurry-applied coatings |
| US7014881B2 (en) * | 1999-11-01 | 2006-03-21 | Alcoa Inc. | Synthesis of multi-element oxides useful for inert anode applications |
| CN102586853A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-18 | 中南大学 | 一种提高金属陶瓷惰性阳极耐高温熔盐腐蚀性能的方法 |
| CN103014769A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-03 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解用合金惰性阳极及其制备方法 |
| CN103820816A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-05-28 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解惰性阳极的表面处理方法 |
-
2015
- 2015-11-03 CN CN201510730868.1A patent/CN105420659A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7014881B2 (en) * | 1999-11-01 | 2006-03-21 | Alcoa Inc. | Synthesis of multi-element oxides useful for inert anode applications |
| US20050178658A1 (en) * | 2002-04-16 | 2005-08-18 | Nguyen Thinh T. | Non-carbon anodes for aluminium electrowinning and other oxidation resistant components with slurry-applied coatings |
| CN102586853A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-18 | 中南大学 | 一种提高金属陶瓷惰性阳极耐高温熔盐腐蚀性能的方法 |
| CN103014769A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-03 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解用合金惰性阳极及其制备方法 |
| CN103820816A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-05-28 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解惰性阳极的表面处理方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110453170A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-11-15 | 常州大学 | 一种在Fe-Cr-Si系合金表面形成致密氧化层的方法 |
| CN111057993A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-24 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 熔盐堆用合金材料抗碲腐蚀性能提升方法及一种合金件 |
| CN111057993B (zh) * | 2019-12-31 | 2022-03-18 | 中国科学院上海应用物理研究所 | 熔盐堆用合金材料抗碲腐蚀性能提升方法及一种合金件 |
| CN111088447A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-05-01 | 青海大学 | 用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺 |
| CN111088447B (zh) * | 2020-03-12 | 2021-06-29 | 王军伟 | 用于熔融氯化盐中的预氧化Ni-Fe-Al系合金及预氧化工艺 |
| CN112125705A (zh) * | 2020-09-10 | 2020-12-25 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种SiC陶瓷的防护涂层及其制备方法 |
| CN113969387A (zh) * | 2020-10-23 | 2022-01-25 | 深圳优易材料科技有限公司 | 一种结合力强的耐磨涂层 |
| CN115746798A (zh) * | 2022-11-05 | 2023-03-07 | 北京民利储能技术有限公司 | 一种具有高储能密度的熔盐材料及其制备方法 |
| CN115746798B (zh) * | 2022-11-05 | 2024-10-08 | 北京民利储能技术有限公司 | 一种具有高储能密度的熔盐材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105420659A (zh) | 一种抗熔盐腐蚀的陶瓷氧化膜制备工艺 | |
| Zhang et al. | A chrome-free conversion coating for magnesium–lithium alloy by a phosphate–permanganate solution | |
| Bala et al. | Accelerated hot corrosion studies of cold spray Ni–50Cr coating on boiler steels | |
| Zhao et al. | Corrosion mechanism of NiCrBSi coatings deposited by HVOF | |
| Kawakita et al. | Warm Spraying: An improved spray process to deposit novel coatings | |
| CN102719783B (zh) | 一种合金表面原位氧化反应形成保护膜的制备方法 | |
| CN103820816B (zh) | 一种铝电解惰性阳极的表面处理方法 | |
| Zhao et al. | Restrained TGO growth in YSZ/NiCrAlY thermal barrier coatings by modified laser remelting | |
| Hong et al. | The optimization of microbial influenced corrosion resistance of HVOF sprayed nanostructured WC-10Co-4Cr coatings by ultrasound-assisted sealing | |
| Li et al. | An effective low-temperature strategy for sealing plasma sprayed Al2O3-based coatings | |
| CN106756775B (zh) | 一种合金表面形成尖晶石涂层的制备方法 | |
| Wang et al. | Preparation and characterization of Al2O3 coating by MOD method on CLF-1 RAFM steel | |
| CN108103463A (zh) | 一种体心立方钽涂层的制备方法 | |
| Lin et al. | Constructing self-supplying Al2O3-Y2O3 coating for the γ-TiAl alloy with enhanced oxidation protective ability | |
| CN105568208A (zh) | 一种耐候钢表面处理的方法 | |
| Yang et al. | Thermal shock behavior of YSZ thermal barrier coatings with a Ni-P/Al/Ni-P sandwich interlayer on AZ91D magnesium alloy substrate at 400° C | |
| CN103409747A (zh) | 制备Ni基WC硬质合金涂层及抑制其裂纹与气孔的方法 | |
| Monceau et al. | Pt-modified Ni aluminides, MCrAlY-base multilayer coatings and TBC systems fabricated by Spark Plasma Sintering for the protection of Ni-base superalloys | |
| CN106894072B (zh) | 一种在锆基非晶合金表面制备氧化物纳米管阵列层的方法 | |
| Xue et al. | Preparation of aluminide coatings on the inner surface of tubes by heat treatment of Al coatings electrodeposited from an ionic liquid | |
| CA2726859A1 (en) | Method and system for producing electrocatalytic coatings and electrodes | |
| Frangini et al. | Degradation behavior of a commercial 13Cr ferritic stainless steel (SS405) exposed to an ambient air atmosphere for IT-SOFC interconnect applications | |
| Kumar et al. | Role of thermal spray coatings on erosion, corrosion, and oxidation in various applications: a review | |
| CN100519842C (zh) | 一种γ＇-Ni3Al/γ-Ni涂层的制备方法 | |
| JPS58500032A (ja) | 電解槽用陽極スタッド被覆 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170116 Address after: 100082 Beijing, Xizhimen, North Street, No. 62, No. Applicant after: Aluminum Corporation of China Limited Address before: 223800 Suyu, Jiangsu province Xiang Shan Road, No. 66, No. Applicant before: JIANGSU SINAGRT MATERIALS TECHNOLOGIES CO., LTD. |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160323 |