CN107815632A - 一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料及其制备方法，该涂层材料为：在金属陶瓷喷涂粉末的表面添加纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，即得到耐熔融锌铝腐蚀涂层材料。通过颗粒在片层间的弥散强化效果，提高整体材料的强度，延长裂纹扩展路径，从而延长腐蚀液沿裂纹的渗透过程，提高涂层的抗腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂层制备领域，尤其涉及一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料及其制备方法。
背景技术
热镀锌技术是防止钢铁材料在自然环境中腐蚀的最经济有效的方法。钢铁企业的带钢热浸镀机组大都采用沉没辊装置，完全沉浸在熔融锌铝熔液中的沉没辊受到锌液强烈的腐蚀，直接影响镀锌钢板的表面质量，同时会降低企业的生产效率、提高生产成本。利用热喷涂技术在镀锌沉没辊表面制备耐腐蚀涂层是目前钢铁行业最普遍的做法，获得广泛应用的涂层材料有WC-12Co和WC-WB-Co等，采用的工艺一般是超音速火焰喷涂。
镀锌沉没辊表面耐腐蚀涂层的失效表现为涂层局部孔洞和裂纹。孔洞和裂纹的产生与热喷涂涂层自身结构特点相关。热喷涂涂层由扁平化的热喷涂粉末堆积而成，扁平化的热喷涂粉末之间的界面的结合情况是影响涂层性能的关键。在涂层的使用过程中，界面结合处是涂层缺陷易产生的位置。腐蚀介质也经常通过扁平化颗粒之间结合的薄弱处开始腐蚀。
发明内容
基于现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料及其制备方法，能提升涂层的耐熔锌腐蚀寿命，解决现有涂层材料耐熔锌腐蚀寿命差，无法满足超音速火焰喷涂要求的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，包括：
在金属陶瓷喷涂粉末的表面添加纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，即得到耐熔融锌铝腐蚀涂层材料。
本发明实施方式提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，用于制备本发明所述的耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，包括以下步骤：
步骤A，选取金属陶瓷喷涂粉末，并选取纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末；
步骤B，将所述金属陶瓷喷涂粉末与所述纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末混合均匀后，采用干式冲击复合法制备复合粉末，干式冲击复合中，控制叶片线速度为80～100米/秒，处理时间为0.5kg/分钟；
步骤C，对所述步骤B制得的复合粉末采用气流分级去除其中10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测；
步骤D，若检测复合粉末中纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量小于0.1％，则再加入纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，重复步骤B、C，直至复合粉末中的纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量满足要求；若复合粉末中纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量大于1.5％，则再加入WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末，重复步骤B、C，直至复合粉末中的金属陶瓷喷涂粉末满足要求。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的。
通过向金属陶瓷喷涂粉末表面添加纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，通过稀土氧化物粉末的颗粒增强效果改善喷涂粉末扁平化颗粒之间的结合情况，提高涂层的抗腐蚀性能，本发明制备的耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的耐熔锌腐蚀寿命提高30％以上，该复合粉末可用于超音速火焰喷涂。
具体实施方式
下面结合本发明的具体内容，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，都属于本发明的保护范围。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
本发明实施例提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，包括：
在金属陶瓷喷涂粉末的表面添加纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，即得到耐熔融锌铝腐蚀涂层材料。
上述涂层材料中，纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末为：
纳米粒度或亚微米粒度的氧化钇粉末、纳米粒度或亚微米粒度的氧化铈、纳米粒度或亚微米粒度的氧化钆中的任一种。
上述涂层材料中，述涂层材料中，纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末的质量百分含量为0.1～1.5％，其余为金属陶瓷喷涂粉末，该金属陶瓷喷涂粉末采用WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末。
上述涂层材料中，作为纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末的氧化钇粉末粒度为0.02～0.8微米；
所述金属陶瓷喷涂粉末的粒度为10～45微米。
本发明实施例提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，用于制备上述的耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，包括以下步骤：
步骤A，选取金属陶瓷喷涂粉末，并选取纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末；
步骤B，将所述金属陶瓷喷涂粉末与所述纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末混合均匀后，采用干式冲击复合法制备复合粉末，干式冲击复合中，控制叶片线速度为80～100米/秒，处理时间为0.5kg/分钟；
步骤C，对所述步骤B制得的复合粉末采用气流分级去除其中10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测；
步骤D，若检测复合粉末中纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量小于0.1％，则再加入纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，重复步骤B、C，直至复合粉末中的纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量满足要求；若复合粉末中纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量大于1.5％，则再加入金属陶瓷喷涂粉末，重复步骤B、C，直至复合粉末中的WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末满足要求。
上述方法步骤A中，WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末的粒度为：0.1～1.5％；
纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末的粒度为：0.02～0.8微米。
上述方法步骤A中，纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末采用纳米粒度或亚微米粒度的氧化钇粉末、纳米粒度或亚微米粒度的氧化铈粉末、纳米粒度或亚微米粒度的氧化钆粉末中的任一种。
上述方法步骤B中，按原料总质量计，所述纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末占原料总重量的0.1～1.5％，其余为金属陶瓷喷涂粉末。
本发明的涂层材料是在WC-12Co或WC-WB-Co喷涂粉末的表面添加少量的纳米或亚微米粒度Y2O3等稀土氧化物粉末，通过Y2O3颗粒增强效果改善喷涂粉末扁平化颗粒之间的结合情况，提高涂层的抗腐蚀性能。进一步的，氧化钇可替换为氧化铈、氧化钆等其他稀土氧化物，采用该粉末制备涂层的耐熔锌腐蚀寿命提高30％以上。
下面对本发明实施例具体作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，选取粒度范围为15～45微米的WC-12Co喷涂粉末为核心粉末200g；选取平均粒度为0.4微米的氧化钇0.3g；
步骤B，将WC-12Co喷涂粉末与氧化钇粉末混合均匀，采用干式冲击复合法制备复合粉末，其中控制叶片线速度80～100米/秒，处理时间按500g/5分钟估算，约处理3分钟；
步骤C，采用气流分级去除复合粉末中10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测；
步骤D，若复合粉末中氧化钇含量小于0.1％，则再加入同等粒度的氧化钇，重复步骤B、C，至氧化钇含量占粉末总量的0.1％～1.5％；
步骤E，获得的粉末即为耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，可用于超音速火焰喷涂的复合粉末。本实施例的制得的涂层材料形成的涂层在430℃下的熔融锌铝液中的耐腐蚀寿命可由600小时提升至800小时以上。
实施例二
本发明实施例提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，选取粒度范围为15～45微米的WC-12Co喷涂粉末为核心粉末1000g；选取平均粒度为0.03微米的氧化钇15g；
步骤B，将WC-12Co喷涂粉末与氧化钇粉末混合均匀，采用干式冲击复合法制备复合粉末，其中控制叶片线速度80～100米/秒，处理时间按500g/5分钟估算，处理10分钟；
步骤C，采用气流分级去除复合粉末中10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测；
步骤D，若复合粉末中氧化钇含量大于1.5％，则再加入同等粒度的WC-12Co，重复步骤B、C，至氧化钇含量占粉末总量的0.1％～1.5％；
步骤E，获得的粉末即为耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，可用于超音速火焰喷涂的复合粉末。本实施例的制得的涂层材料形成的涂层在440℃下的熔融锌铝液中的耐腐蚀寿命可由600小时提升至820小时以上。
实施例三
本发明实施例提供一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤A，选取粒度范围为15～45微米的WC-12Co喷涂粉末为核心粉末500g；选取平均粒度为0.8微米的氧化钇5g；
步骤B，将WC-12Co喷涂粉末与氧化钇粉末混合均匀，采用干式冲击复合法制备复合粉末，其中控制叶片线速度80～100米/秒，处理时间按500g/5分钟估算，约处理5分钟；
步骤C，采用气流分级去除复合粉末中10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测；
步骤D，若复合粉末中氧化钇含量大于1.5％，则再加入同等粒度的WC-12Co；若复合粉末中氧化钇含量小于0.1％，则再加入同等粒度的氧化钇；重复步骤B、C，至氧化钇含量占粉末总量的0.1％～1.5％；
步骤E，获得的粉末即为耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，可用于超音速火焰喷涂的复合粉末。本实施例的制得的涂层材料形成的涂层在460℃下的熔融锌铝液中的耐腐蚀寿命可由600小时提升至810小时以上。
上述方法中，氧化钇可替换为氧化铈、氧化钆等其他纳米或微米级的稀土氧化物。
上述方法中，WC-12Co喷涂粉末可替换为WC-WB-Co喷涂粉末。
本发明的涂层材料，通过增强、改善扁平化颗粒界面之间的结合状态，从而实现有效提高涂层的耐腐蚀性能。颗粒增强是一种复合材料的增强方法，添加合适的颗粒增强体可以提高整体材料的强度，裂纹扩展过程中遇到颗粒增强体会发生方向偏转，断裂路径延长，提高了材料韧性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，其特征在于，包括：
在金属陶瓷喷涂粉末的表面添加纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，即得到耐熔融锌铝腐蚀涂层材料。
2.根据权利要求1所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，其特征在于，所述纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末为：
纳米粒度或亚微米粒度的氧化钇粉末、纳米粒度或亚微米粒度的氧化铈、纳米粒度或亚微米粒度的氧化钆中的任一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，其特征在于，所述涂层材料中，纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末的质量百分含量为0.1～1.5％，其余为金属陶瓷喷涂粉末。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，其特征在于，作为纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末的氧化钇粉末粒度为0.02～0.8微米；
所述金属陶瓷喷涂粉末的粒度为15～45微米。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，其特征在于，所述金属陶瓷喷涂粉末采用WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末。
6.一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至4任一项所述的耐熔融锌铝腐蚀涂层材料，包括以下步骤：
步骤A，选取WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末，并选取纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末；
步骤B，将所述金属陶瓷喷涂粉末与所述纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末混合均匀后，采用干式冲击复合法制备复合粉末，干式冲击复合中，控制叶片线速度为80～100米/秒，处理时间为0.5kg/分钟；
步骤C，对所述步骤B制得的复合粉末采用气流分级去除其中10微米以下的粉末；将分级后的粉末进行成分检测；
步骤D，若检测复合粉末中纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量小于0.1％，则再加入纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末，重复步骤B、C，直至复合粉末中的纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量满足要求；若复合粉末中纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末含量大于1.5％，则再加入WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末，重复步骤B、C，直至复合粉末中的WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末满足要求。
7.根据权利要求6所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，其特征在于，所述方法步骤A中，
金属陶瓷喷涂粉末的粒度为：0.1～1.5％；
纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末的粒度为：0.02～0.8微米。
8.根据权利要求6或7所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，其特征在于，所述方法步骤A中，纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末采用纳米粒度或亚微米粒度的氧化钇粉末、纳米粒度或亚微米粒度的氧化铈粉末、纳米粒度或亚微米粒度的氧化钆粉末中的任一种。
9.根据权利要求6或7所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，其特征在于，所述方法步骤B中，
按原料总质量计，所述纳米粒度或亚微米粒度的稀土氧化物粉末占原料总重量的0.1～1.5％，其余为WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co金属陶瓷喷涂粉末。
10.根据权利要求6或7所述的一种耐熔融锌铝腐蚀涂层材料的制备方法，其特征在于，所述方法中，金属陶瓷喷涂粉末采用WC-12Co喷涂粉末或WC-WB-Co喷涂粉末。
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| CN112708846A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-27 | 安徽工业大学 | 耐熔融AlSi腐蚀的稀土氧化物改性MoB-CoCr梯度涂层及其制备方法 |
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| JPS609849A (ja) * | 1983-06-27 | 1985-01-18 | Daijietsuto Kogyo Kk | 高強度で高耐酸化性の超硬合金 |
| CN101003089A (zh) * | 2006-11-27 | 2007-07-25 | 北京矿冶研究总院 | 超微或纳米金属粉包覆的复合粉末及其制备方法 |
| CN101381836A (zh) * | 2008-10-27 | 2009-03-11 | 王铀 | 纳米改性WC/Co硬质合金材料及其制造方法 |
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- 2017-11-14 CN CN201711124163.0A patent/CN107815632B/zh active Active
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