CN105965122A - 一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法，其特征：采用的防污耐蚀合金为黄铜基钎料合金，其组分及重量为：Zn18～28,Al1.0～3.0，Sn0.2～6.0，Cd0.1～2.5，As0.5～6.0，Pb0.01～1.0，Ｐ0.1～3.5，Cu余量，钎料合金属黄铜系列钎料合金，有较高的耐海水腐蚀性能，同时加入Cd、As、Pb，Sn、P等合金元素，这些合金元素及铜元素生成的氧化物对于海洋生物具有较高的毒性，能驱除和杀死藤壶、贻贝和海藻等海洋污损生物。采用本发明制造轮船和军舰水线下船体具有耐蚀和防止海洋生物附着生长的双层功能。

Description

一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法
技术领域
本发明一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法涉及一种海洋船舶工程用钢表面改性处理的方法，属于材料工程技术领域，是一种耐海水腐蚀、抑制海洋生物附着和生长的钢材表面钎涂合金的钎涂方法。
背景技术
船舶及海洋工程结构钢材在海水中除受到强烈电化学腐蚀外还受到海洋生物污损。对于油轮、货轮和军舰来说。海洋生物污损不但破坏船体表面防护层而且增加船体重量和阻力，降低航速，过度消耗油料。此外，海洋工程管道（钢厂、电厂、海水淡化厂）也会受到海水腐蚀和海洋生物污损，使管道锈蚀或被海洋生物堵塞。为了提高海洋环境下钢材表面耐腐蚀性能和防污损性能目前海洋工程用钢表面防污、防腐方法主要有：防污涂料涂装保护、铝合金喷涂加涂装保护、喷焊和激光熔敷、超声速喷涂过渡层加冷喷涂紫铜。
防污涂料涂装保护是在涂料中添加TBT（三丁基锡）、ZPT(旒氧吡啶锌)等有毒有机物。TBT、ZPT是一种毒性很强的物质，它在驱除和杀死藤壶、贻贝和海藻的海洋污损生物同时也对非标生物产生威胁。污染海洋环境间接威胁人类健康，目前国家已经禁止使用。
采用热喷涂铝合金涂层加涂装保护。这种方法形成的涂层与母体主要为机械结合，结合力低，气孔率难以控制。即使采取树脂进行封孔处理，在恶劣的海洋环境下也很难达到设计要求。喷涂时金属液滴冷却速度快，凝固时间短和受到溶剂残留，环境温度、湿度及母材表面粗糙度影响容易产生气泡，大面积施工质量难以保证。另外铝合金涂层不能驱除和杀死藤壶、贻贝和海藻的海洋污损生物。
激光熔覆，喷焊（喷涂加重熔）会有5%～10％的母材熔入涂层，这样一来涂层的耐腐蚀性就会大大降低，也不能抑制海洋生物附着生长。此外激光熔覆还有效率低，成本高的缺点
专利号CN201110086584专利采用超声速火焰喷涂NiCr过渡层80～100µm后再喷180～250µmm氧化铝、氧化钛绝缘层，最后用冷喷涂800～1000µmm紫铜粉末。过渡层和紫铜粉末层之间有一层非金属绝缘层结合力低，喷涂层不能保证没有气孔。超声速火焰喷涂还有效率低、成本高的缺点。紫铜虽然有防污耐蚀效果，但是强度低，耐磨性差，单独使用不如一些特特殊铜合金。
发明内容
为了解决上述问题，本发明一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法提供了一种耐海水腐蚀、抑制海洋生物附着和生长的钢材表面钎涂合金以及连续钎焊炉钎涂方法。
本发明一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金是这样实现的：
本发明一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金为黄铜基钎料合金，其组分及重量为：Zn18～28,Al1～3，Sn0.2～6，Cd0.1～2.5，As0.5～6.0，Pb0.01～1.0，Ｐ0.1～3.5，Cu余量。
本发明一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法其特征在于以下步骤：
1）将钎料合金粉末、钎剂，粘合剂混合均匀制成膏剂；
2）首先对需要钎涂的钢基体表面清理，清除表面氧化皮和油污。所述去除氧化皮的方法包括喷砂处理和酸洗；
3）将钎焊膏用喷枪或刷涂方法均匀地涂在干净的基体表面上，涂层厚度为钎涂层厚度的2～3倍；
4）为了防止钎料熔化流淌，基体四周可涂阻流剂；
5）将基体送入可控气氛钎焊炉，在保护气氛下经过预热加热区，钎焊区，冷却区完成钎涂熔覆；
6）熔化的钎料在基体上通过润湿铺展，液态合金元素开始向固态钢板表面扩散形成冶金结合复合涂层。
本发明更加优化钎涂方案如下，其特征在于：
1）将涂好钎焊膏的钢板通过传送机构入预热炉，并预热至540～600℃，涂层面朝上并保持水平状态，均温后通过传送机构顺序出炉；
2）采用电弧热源进行加热熔覆；
所述电弧热源由一个或多个电弧喷嘴组成，排成一排；
3）在加热熔覆过程中，电弧喷嘴沿钢板横向左右摆动，钢板纵向移动；
4) 熔覆完成以后的钢板通过传送机构送入降温炉，均匀降温后出炉，防止受热不均变形。
本发明的有益效果在于：
本发明的钎涂合金中含有铜、铅、镉、砷等合金元素，这些元素对耐海水有较高的耐腐蚀性，其氧化物对海洋污损生物具有极强的毒性，能够抑制藤壶、牡蛎、海藻等海洋污损生物附着和生长。这些元素氧化腐蚀十分缓慢不会破坏海洋生态环境。本发明的钎涂方法工艺简单，成本低，质量稳定，可批量生产。
具体实施方式：
本发明一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法是这样实现的，下面结合实施例进行进一步说明：
实施例1 造船钢板表面炉内钎涂
1）所述钎料合金粉末为黄铜基合金材料，其化学成分重量百分比为：Zn20.5,Ai2.0,Sn0.5,Pb0.07, Cd1.8,As3.5, P0.5, Cu余量，经过熔炼制成粉，加工成钎焊膏剂；
2）钢板首先进行表面清理，清除表面氧化皮和油污；
3）钢板四周涂阻流剂，将钎焊膏用喷枪或刷涂方法均匀地涂在干净的钢板表面。涂层厚度设计为1.5mm，钎膏涂层厚度3.5 mm；
4）将钢板通过传送机构水平送入可控气氛钎焊炉，在保护气氛下经过预热加热区，钎焊区，冷却区完成钎涂熔覆。
实施例2造船钢板表面电弧加热钎涂
1）对造船钢板进行表面清理，清除表面氧化皮；
2）所述钎料合金粉末为铜基合金材料，其化学成分重量百分比为：Sn24.0, Ai2.1, Pb0.1, Cd2.0,As4.5, P2.5, Cu余量。经过熔炼制成粉，加工成钎焊膏剂；
3）钢板四周涂阻流剂，将钎焊膏用喷枪或刷涂方法均匀地涂在干净的钢板表面。涂层厚度设计为0.75MM，钎膏涂层厚度2ｍｍ；
4）将钢板通过传送机构送入预热炉预热至540～600℃，均温后通过传送机构顺序出炉；
5）采用电弧喷枪进行加热熔覆时，热源由一个或多个电弧喷嘴组成，排成一排，沿钢板横向左右摆动，钢板纵向移动；
6）钎涂熔覆完成之后通过传送机构进冷却炉均匀冷却降温。防止冷速过快不均匀钢板变形。
所述的防污耐蚀钎涂合金是一种钎料合金；
上述合金中主加元素Cu、Zn虽然属黄铜基钎料合金系列，但与普通黄铜钎料合金不同，其中均添加了有较多的Cd、As、Pb、Sn、P等合金元素，这些合金元素生成的氧化物对于海洋生物具有较高的毒性，能驱除和杀死藤壶、贻贝和海藻等海洋污损生物。
本发明的海洋工程钢表面防污耐蚀合金钎涂方法主要是用来大批量生产造船钢板的，用这种钢板制造轮船和军舰水线下船体具有耐蚀和防止海洋生物附着生长的双层功能。

Claims (4)

1.一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法，其特征是：海洋工程钢表面防污耐蚀合金为黄铜基合金，其组分及重量为：Zn18～28,Al1～3，Sn0.2～6，Cd0.1～2.5，As0.5～6.0，Pb0.01～1.0，Ｐ0.1～3.5，Cu余量。
2.根据权利要求1所述的一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法，其特征在于以下步骤：
1）将钎料合金粉末、钎剂，粘合剂混合均匀制成膏剂；
2）首先对需要钎涂的钢基体表面清理，清除表面氧化皮和油污；所述去除氧化皮的方法包括喷砂处理和酸洗；
3）将钎焊膏用喷枪或刷涂方法均匀地涂在干净的基体表面上，涂层厚度为钎涂层厚度的2～3倍；
4）为了防止钎料熔化流淌，基体四周可涂阻流剂；
5）将基体送入可控气氛钎焊炉，在保护气氛下经过预热加热区，钎焊区，冷却区完成钎涂熔覆；
6）熔化的钎料在基体上通过润湿铺展，液态合金元素开始向固态钢板表面扩散形成冶金结合复合涂层。
3.根据权利要求1或2所述的一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法，本发明更加优化的钎涂方案，其特征在于：
1）将涂好钎焊膏的钢板通过传送机构入预热炉，并预热至540～600℃，涂层面朝上并保持水平状态，均温后通过传送机构顺序出炉；
2）采用电弧热源进行加热熔覆；
3）在加热熔覆过程中，电弧喷嘴沿钢板横向左右摆动，钢板纵向移动；
4) 熔覆完成以后的钢板通过传送机构送入降温炉，均匀降温后出炉，防止受热不均变形。
4.根据权利要求1-3所述的所述热源一种海洋工程钢表面防污耐蚀合金及钎涂方法，其特征在于电弧热源由一个或多个电弧喷嘴组成，排成一排。
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