CN114667203A - 致密化防腐蚀涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的方面涉及一种用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，其包括喷射水溶性颗粒(130)的步骤(101)。

Description

致密化防腐蚀涂层的方法
技术领域
本发明的技术领域是对经受腐蚀现象的部件保护的技术领域。
本发明的技术领域更具体地涉及通过具有不同腐蚀或氧化的防腐蚀元件的保护涂层(如无机涂料)的应用来保护钢部件。
本发明在涡轮机领域中具有特别令人感兴趣的应用，尤其是用于保护涡轮机的压气机轴和涡轮轴。
背景技术
钢，尤其是高机械强度钢，或重合金钢，例如像马氏体时效钢，对腐蚀现象具有高敏感性。在这些钢上，腐蚀本身主要通过在表面上腐蚀点蚀的发展而显现。
此外，这些部件上的重机械负载具有增加腐蚀现象的趋势。因此，有必要在这些部件上施加保护涂层，以防止腐蚀现象和延长部件的寿命。
在涡轮机领域中，已知使用基于矿物或混合粘合剂和金属颗粒的涂料作为防腐蚀涂层，用于保护涡轮轴或压气机轴。
考虑到进入这些常规使用的矿物涂料的组合物中的三氧化铬的存在，它们的使用受到近来法规的影响。
因此，已经研究了基于矿物粘合剂的其他涂料作为通过替换包含三氧化铬的涂料的替代涂料。所有这些涂料具有基于矿物或混合粘合剂和金属颗粒，诸如铝的组合物。在施用之后，这些具有矿物或混合粘合剂的涂料必须在高温下经历聚合循环以固化涂料膜。与这些涂料的使用相关的最终特性在于进行致密化涂料层的操作，以便使表面上的金属颗粒接触，以使涂料层致密化且导电，而不降低涂料的物理完整性和装饰性外观。由于致密化，涂料获得了高性能阳极牺牲特性以抗腐蚀。
不同于基于不必然地需要致密化的三氧化铬的涂料，这个致密化步骤是用于没有三氧化铬的替代涂料的决定性的并且必须的步骤，这个步骤保证了涂层的良好的防腐蚀特性。
通过喷射刚玉(砂磨)、通过喷射玻璃珠、通过抛光或通过升温，常规地进行这个致密化步骤。
在这个致密化步骤过程中，所使用的具有高硬度(包括在莫氏硬度表上8与9.5之间的硬度)的致密化介质(刚玉或玻璃珠)可以在涂料层的表面上变得结垢，并且后来被释放，例如在运行时。当由这些涂料涂覆的部件是涡轮机部件，例如涡轮轴或压气机轴时，这种情况特别令人烦恼，因为在运行时致密化介质的排出可能损坏涡轮机的某些部件。
因此，在涡轮机的领域中，为了没有任何损坏风险，对于某些敏感部件，诸如涡轮轴或压气机轴通常不进行这种致密化。这具有显著地降低涂层的防腐蚀性能的结果。
此外，当未致密化涂料层时，它必须手动地以两层施加，以便尽可能多地限制涂层的孔隙度，这增加了用于施加和部件制备的时间。此外，在这种应用过程中对厚度的控制经常是难以处理的。
发明内容
在此背景下，本发明提出了一种用于致密化防腐蚀涂层的新颖方法，该方法使得可以克服上述缺点，并且使得可以增强部件的腐蚀保护，同时在使用部件时没有致密化介质的释放的问题。
为此目的，本发明涉及一种用于致密化防腐蚀涂层的方法，其特征在于，它包括喷射水溶性颗粒的步骤。
除了在前述段落中提及的特征之外，根据本发明的致密化方法可以具有单独地或根据其所有技术上可能的组合考虑的以下各项中的一种或多种互补特征：
-在喷射步骤过程中所喷射的这些水溶性颗粒具有在莫氏硬度表上小于9的硬度；
-在喷射步骤过程中所喷射的水溶性颗粒具有2.2g/cm3数量级的密度；
-在喷射步骤过程中所喷射的水溶性颗粒是基于碳酸氢钠的颗粒；
-在喷射步骤过程中所喷射的水溶性颗粒结合添加剂，以避免水溶性颗粒彼此附聚；
-在喷射步骤过程中所喷射的水溶性颗粒具有包括在70μm与200μm之间的颗粒大小；
-在包括在1.5巴与4巴之间，并且优选地2巴压力下，进行喷射水溶性颗粒的步骤；
-用喷射的水溶性颗粒的两次通过进行喷射的水溶性颗粒的步骤；
-用相对于其上施加所述防腐蚀涂层的支撑件以包括在45°与90°之间的喷射角度进行所述喷射的水溶性颗粒的两次通过；
-所述致密化方法包括冲洗步骤，以在喷射后消除水溶性颗粒的残余物；
-所述致密化方法是用于致密化基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的涂料的方法。
本发明的主题还包括在支撑件上施加表面处理的方法，其特征在于，所述方法包括：
-施加基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的第一涂料层的步骤；
-加热所述支撑件的步骤；
-根据本发明的致密化方法，致密化基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的所述第一涂料层的步骤。
本发明的主题还包括一种用于在支撑件上施加表面处理的方法，其特征在于，所述方法依次地包括：
-施加基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的第一涂料层的步骤；
-加热所述支撑件的第一步骤；
-施加基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的第二涂料层的步骤；
-加热所述支撑件的第二步骤；
-根据本发明的致密化方法，致密化所述基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的涂料层的步骤。
有利地，支撑件是金属部件。
有利地，支撑件是由重合金钢制成的部件。
本发明的主题还包括一种涡轮机部件，其特征在于，该涡轮机部件包括通过根据本发明的用于施加表面处理的方法所施加的防腐蚀涂层。
通过阅读以下说明，并且通过检查其附图，将更好地理解本发明及其不同应用。
附图说明
这些图仅是出于指示性目的呈现的，并且决不限制本发明。
图1示例了示意图，其示例了了根据本发明的致密化方法的主要步骤。
图2是用于在根据本发明的致密化方法的第一步骤过程中所使用的喷射颗粒的装置的简化图示。
图3是借助于扫描电子显微镜拍摄的照片，其示例了在致密化之前由具有铝颗粒的矿物涂料所涂覆的部件的表面。
图4是借助于扫描电子显微镜拍摄的照片，其示例了在通过根据本发明的致密化方法进行致密化之后，由图4中所示例的具有铝颗粒的矿物涂料所涂覆的部件的表面。
图5示例了示意图，其示例了在涡轮机部件上施加防腐蚀涂层的不同步骤。
除非另外说明，否则出现在不同图中的相同元件具有单一附图标记。
具体进行方式
图1示例了示意图，其示例了根据本发明的致密化方法100的主要步骤。
根据本发明的致密化方法100能够致密化在支撑件120，例如由钢制成的部件上所施加的防腐蚀涂层110。
根据本发明的致密化方法100特别地令人感兴趣的是用于致密化在由高机械强度钢或重合金钢制成的部件上所施加的防腐蚀涂层110。
例如，防腐蚀涂层110是具有矿物或混合粘合剂和金属颗粒，诸如铝颗粒的高温矿物涂料。
根据本发明的致密化方法100有利地是用于致密化涡轮机部件120的防腐蚀涂层110的方法。
根据本发明的致密化方法100包括在防腐蚀涂层110的层上喷射水溶性颗粒130，以致密化后者和增强其防腐蚀性能。
有利地是，在根据本发明的致密化方法100中所使用的颗粒130是具有相对低的硬度，即，在莫氏硬度表上小于9，并且优选地小于4的颗粒。
因此，在第一步骤101过程中，根据本发明的致密化方法100包括在处理过的部件120的防腐蚀涂层110的层上喷射水溶性颗粒130。
经由特定的喷射装置150进行这个喷射步骤101，该特定的喷射装置150使得可以在压力下喷射水溶性颗粒130。
图2示例了用于根据本发明的防腐蚀涂层110的致密化的喷射装置150的示例性图示。
例如，喷射装置150是高压或低压喷砂机。喷砂机常规地具有容纳待喷射的水溶性颗粒130的储存箱151以及经由供给管道153连接至所述储存箱151的喷射构件152。
例如，水溶性颗粒130是基于碳酸氢钠，也称为重碳酸钠或小苏打的颗粒。基于碳酸氢钠的水溶性颗粒130有利地具有在莫氏硬度表上的2.5硬度，以及在20℃下在水中包括在80g/L与100g/L之间的溶解度。
水溶性颗粒130具有包括在70μm与200μm之间的尺寸。
基于碳酸氢钠的水溶性颗粒130具有2.2g/cm3数量级的密度。
以一种可选的方式，将添加剂添加到水溶性颗粒130中，以避免在储存过程中和/或喷射过程中这些颗粒130彼此附聚。
用于喷射水溶性颗粒130的工作压力是2巴的数量级。该压力是连续的，并且例如，经由具有压力调节装置的压力计(未示出)，在喷射构件152的水平处被调节。
水溶性颗粒130的喷射量的剂量是基于(例如，由喷射喷嘴的尺寸所确定的)固定的校准，并且基于储存颗粒130的储存罐151与所使用的工作压力之间的压力差。
相对于待处理的部件120的防腐蚀涂层110以包括在45°与90°之间的角度喷射水溶性颗粒130。
这个喷射步骤101可以包括喷射的水溶性颗粒130的一次或多次通过。以相同的喷射角度或不同的喷射角度(例如，相对于支撑件具有45°的角度的一次通过，以及相对于支撑件具有90°的角度的一次通过)进行不同的通过。
根据本发明的致密化方法100还可以通过可选的方式包括冲洗102部件120，以消除喷射介质的残留物的步骤。这个冲洗步骤102使得可以通过碳酸氢钠颗粒在水中的溶解度来确保消除残留的水溶性颗粒130。
有利地，用蒸馏水进行这个冲洗步骤102。
这个冲洗步骤102是可选的步骤，因为，鉴于碳酸氢钠的水溶性颗粒130的低硬度(莫氏硬度表上的2.5硬度)，水溶性颗粒130在防腐蚀涂层110的层中仅轻微地或甚至几乎不结垢，并且容易消除颗粒。
这个冲洗步骤102特别令人感兴趣的是确保在防腐蚀涂层110的层中结垢的可能的水溶性颗粒130的消除，尤其对于敏感部件，例如涡轮轴或涡轮机压气机轴。
借助于扫描电子显微镜进行的照片使得可以在执行根据本发明的致密化方法100之后突出了防腐蚀涂层110的致密化。
图3是借助于扫描电子显微镜拍摄的照片，该照片示例了在致密化之前通过具有铝颗粒的矿物涂料所涂覆的部件的表面。
图4是借助于扫描电子显微镜拍摄的照片，该照片示例了在通过根据本发明的致密化方法100致密化之后，由图4中所示例的通过具有铝颗粒的矿物涂料所涂覆的部件的表面。
在图4中可以观察到，构成涂层的矿物涂料的铝颗粒不再彼此独立，并且形成连续的表面。由此，由本申请人所获得的结果类似于通过用玻璃珠或刚玉进行的现有技术的致密化所获得的结果。
在致密化之后，防腐蚀涂层110常规地具有均匀、光泽和光滑的外观。致密化涂层的电阻小于5欧姆，或者甚至小于1欧姆。在致密化操作之后，该涂层的层厚度损失是有限的，并且小于10μm。
根据本发明的用于致密化100防腐蚀涂层110的方法使得可以：
-使矿物涂料的铝颗粒接触，基于矿物粘合剂和铝颗粒，用作防腐蚀涂层；
-使防腐蚀涂层的表面致密化；
-使涂层的电阻小于5欧姆，或甚至小于1欧姆；
-增加钢部件的耐腐蚀性和耐热性；
-不降低致密化的涂料的粘附性。
根据本发明的用于通过喷射水溶性颗粒130来致密化10防腐蚀涂层110的方法使得可以容易地处理大尺寸的复杂几何形状的部件。
水溶性颗粒130，诸如碳酸氢钠的颗粒的使用在其处理、其运输过程中由于其无害性和其生物可降解性还提供了某种利益。
先前描述的致密化方法100通过施加防腐蚀涂层110而完美地结合在由钢制成的部件120的表面处理的整个过程中。
为此目的，本发明还涉及一种在支撑件120，诸如由钢制成的部件上施加表面处理的方法，尤其包括：
-施加矿物涂料层的步骤：
-干燥步骤；
-根据先前描述的致密化方法100致密化矿物涂料层的步骤。
作为实施例，并且参考图5，现在将描述对由钢120制成的涡轮机部件施加表面处理，诸如由高温下由矿物涂料所形成的防腐蚀涂层110的完整范围。
因此，用于施加300涡轮机部件120的表面处理的方法包括：
-对所述部件的表面进行脱脂，以处理120的步骤301；
-可选地，遮蔽部件120的不必须接收涂料的某些区域的步骤302；
-对所述部件120进行喷砂，以促进涂料在待处理部件的表面上的粘附的步骤303；
-施加第一矿物涂料层的步骤304；
-将所述第一矿物涂料层去溶剂化和干燥的步骤305；
-加热所述部件120(例如，在340℃下最少30分钟)，以聚合所述第一矿物涂料层的步骤306；
-施加第二矿物涂料层的步骤307；
-将所述第二矿物涂料层去溶剂化和干燥的步骤308；
-加热所述部件120(例如在340℃下最少30分钟)，以聚合所述第二矿物涂料层的步骤309；
-通过根据先前描述的方法100喷射水溶性颗粒130来致密化所述涂料层的步骤310；
-控制例如，外观、均匀性、厚度、粘附性等的步骤311。
有利地，该涡轮机部件是涡轮轴或压气机轴。

Claims (15)

1.用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，所述方法包括喷射基于碳酸氢钠的水溶性颗粒(130)的步骤(101)。
2.根据权利要求1所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，在喷射步骤(101)过程中所喷射的水溶性颗粒(130)具有小于在莫氏硬度表上9的硬度。
3.根据前述权利要求中的一项所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，在喷射步骤(101)过程中所喷射的水溶性颗粒(130)具有2.2g/cm3的密度。
4.根据前述权利要求中的一项所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，在喷射步骤(101)过程中所喷射的水溶性颗粒(130)结合添加剂，以避免水溶性颗粒(130)彼此附聚。
5.根据前述权利要求中的一项所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，在喷射步骤(101)过程中所喷射的水溶性颗粒(130)具有包括在70μm与200μm之间的颗粒大小。
6.根据前述权利要求中的一项所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，在包括在1.5巴与4巴之间的压力下，并且优选地在2巴压力下进行喷射水溶性颗粒(130)的步骤(101)。
7.根据前述权利要求中的一项所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，通过喷射的水溶性颗粒(130)的两次通过进行喷射的水溶性颗粒(130)的步骤(101)。
8.根据权利要求7所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，用相对于在其上施加所述防腐蚀涂层(110)的支撑件(120)以包括在45°和90°之间的喷射角度进行所述喷射的水溶性颗粒(130)的两次通过。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，所述致密化方法(100)包括冲洗步骤(102)，以在喷射后消除水溶性颗粒(130)的残留物。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的用于致密化(100)防腐蚀涂层(110)的方法，其特征在于，所述致密化方法(100)是用于致密化包含金属颗粒和矿物或混合粘合剂的涂料的方法。
11.一种用于在支撑件(120)上施加(300)表面处理的方法，其特征在于，所述方法包括：
-施加基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的第一涂料层的步骤(304)；
-加热所述支撑件(120)的步骤(306)；
-根据权利要求1至10中的一项所述的致密化方法来致密化基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的所述第一涂料层的步骤(310)。
12.根据权利要求11所述的用于在支撑件(120)上施加(300)表面处理的方法，其特征在于，所述方法依次地包括：
-施加基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的第一涂料层的步骤(304)；
-加热所述支撑件(120)的第一步骤(306)；
-施加基于金属颗粒和矿物或混合粘合剂的第二涂料层的步骤(307)；
-加热所述支撑件(120)的第二步骤(309)，；
-根据如权利要求1至10中的一项所述的致密化方法来致密化包含金属颗粒和矿物或混合粘合剂的所述涂料层的步骤(310)。
13.根据权利要求11至12中的一项所述的用于在支撑件(120)上施加(300)表面处理的方法，其中，所述支撑件(120)是金属部件。
14.根据权利要求11至13中的一项所述的用于在支撑件(120)上施加(300)表面处理的方法，其中，所述支撑件(120)是由重合金钢制成的部件。
15.一种涡轮机部件(120)，其特征在于，所述涡轮机部件包括根据权利要求11至14中的一项所述的用于施加表面处理的方法(300)所施加的防腐蚀涂层(110)。
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