CN115029655B - 一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法 - Google Patents

一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115029655B
CN115029655B CN202210515885.3A CN202210515885A CN115029655B CN 115029655 B CN115029655 B CN 115029655B CN 202210515885 A CN202210515885 A CN 202210515885A CN 115029655 B CN115029655 B CN 115029655B
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
based amorphous
coating
gradient coating
gradient
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.)
Active
Application number
CN202210515885.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115029655A (zh
Inventor
李文生
刘礼
宋强
孙金全
王灿明
张春芝
高华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University of Science and Technology
Original Assignee
Shandong University of Science and Technology
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University of Science and Technology filed Critical Shandong University of Science and Technology
Priority to CN202210515885.3A priority Critical patent/CN115029655B/zh
Publication of CN115029655A publication Critical patent/CN115029655A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115029655B publication Critical patent/CN115029655B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C28/00—Alloys based on a metal not provided for in groups C22C5/00 - C22C27/00
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/021—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/02—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material
    • C23C28/026—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings only including layers of metallic material including at least one amorphous metallic material layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C6/00—Coating by casting molten material on the substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明公开了一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法，涉及表面工程技术领域。该方法包括选取不同铁含量的铁基非晶粉末，将所述铁基非晶粉末按照铁含量不同装入喷枪；利用所述喷枪在基体上进行多层耦合喷涂处理，制得铁基非晶梯度涂层；将所述铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，利用所述超声气流雾化制粉装置将预制好的铁基合金熔体雾化喷射于所述铁基非晶梯度涂层表面；所述铁基非晶梯度涂层利用液氮冷却，制得超疏水铁基非晶梯度涂层。采用涂层的组分优化、非晶/晶化复合梯度组织调控和疏水性仿生表面层设计，从而实现铁基非晶涂层高耐腐蚀性能的需求，解决传统铁基非晶涂层制备方法所存在的缺陷。

Description

一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及表面工程技术领域，特别涉及一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法。
背景技术
铁基非晶涂层具有卓越的防腐、耐磨、抗高温、摩擦系数小和再加工能力强等特点，而广泛应用于航空航天、海洋工程、石油化工、电力、天然气等领域。铁基非晶涂层的优异性能主要源于无序堆积的非晶结构，此结构的致密性高于常规晶体，因此其力学、物理及化学性能明显由于晶态材料。目前工业生产中，制备铁基非晶涂层需要105K/s以上的冷却速率，从而形成涂层。
但现有技术利用快冷技术制备铁基非晶涂层过程中，苛刻的工艺参数要求使得非晶涂层在实际工况下易发生析晶转变，以及因快冷导致的涂层界面强度降低。因此，仅通过提高冷却速率纯化非晶涂层的方法难以保证涂层的高耐腐蚀性能。其次，多数腐蚀性液体对铁基非晶涂层表面都有很好的浸润性，这将加快铁基非晶涂层的腐蚀速率，对于铁基非晶涂层耐腐蚀性存在负面影响。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法，解决现有技术制备铁基非晶涂层过程中，快冷制备的所要求的工艺参数所导致的涂层界面强度的降低，仅通过提高冷却速率纯化非晶涂层的方法难以保证涂层的高耐腐蚀性的问题；本发明的另一个目的在于解决腐蚀性液体对铁基非晶涂层表面的腐蚀。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法，包括：
步骤一：选取不同铁含量的铁基非晶粉末，将所述铁基非晶粉末按照铁含量不同装入喷枪；
步骤二：利用所述喷枪在基体上进行多层耦合喷涂处理，制得铁基非晶梯度涂层；
步骤三：将所述铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，利用所述超声气流雾化制粉装置将铁基合金熔体雾化喷射于所述铁基非晶梯度涂层表面；
步骤四：所述铁基非晶梯度涂层利用液氮冷却，制得超疏水铁基非晶梯度涂层。
本发明进一步，所述铁基非晶粉末中的铁元素百分数含量为71.4％～83.2％。
本发明进一步，选取所述铁基非晶粉末组分区间中的4～7种作为所述多层耦合喷涂处理的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值≥0.5％，铁元素含量从所述铁基非晶梯度涂层与所述基体界面起自下而上逐渐减少。
本发明进一步，所述多层耦合喷涂处理采用超音速等离子喷涂技术。
本发明进一步，所述喷枪的移动速度8～29mm/s，所述喷枪的移动速度沿所述铁基非晶梯度涂层与所述基体界面起自下而上逐渐加大，邻层速度差值≥2mm/s。
本发明进一步，所述多层耦合喷涂处理的喷涂距离为100～260mm，喷涂距离沿所述铁基非晶梯度涂层与所述基体界面起自下而上逐渐加大，邻层喷涂距离间隔≥15mm，喷涂层数为4～7层。
本发明进一步，所述超声气流雾化制粉装置中超声雾化频率为35～56kHz，所述超声气流雾化制粉装置中的气流为紊流氮气，所述紊流氮气的温度和垂直速度分别为950～1120℃和190～240m/s。
本发明进一步，按照质量百分数计，所述铁基合金熔体包括5％～8％铁、86％～92％硅、3％～6％硼。
采用所述的超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法在基材上形成的超疏水铁基非晶梯度涂层。
所述超疏水铁基非晶梯度涂层具有超疏水表面结构，涂层/基体界面结合强度≥48MPa、涂层厚度为0.8～1.5mm，涂层表面硬度≥600Hv，50g/L氯化钠耐盐雾试验腐蚀失重≤0.2微克每平方厘米每小时。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法，通过铁基非晶粉末组分优化与多层耦合喷涂处理相结合，调整铁含量和喷涂工艺参数，使邻近基体的涂层组织形成大量超细晶粒，并可以适当降低冷却速率，有利于界面处的晶体结合，提高界面扩散温度，进而强化界面。再通过组分梯度的多层耦合效应改善涂层的耐久性。超声气流雾化处理是利用超声波和紊流热流协同控制金属液滴的尺寸分布，同时通过两种能量的协调配合，使金属液滴在铁基非晶涂层表面形成微纳尺度排列的凸起，实现超疏水仿生结构的形成。
本发明进一步地，采用涂层的组分优化、非晶/晶化复合梯度组织调控和疏水性仿生表面层设计等方法，研究铁元素的组分梯度、喷涂工艺参数、超声气流雾化工艺参数与制备铁基非晶涂层性能的关系。为获得超疏水表面、多层梯度的铁基非晶涂层，筛选出最佳的铁元素组分梯度、喷涂工艺参数和超声气流雾化工艺参数，成功实现了耐腐蚀铁基非晶梯度涂层的制备。
本发明提供一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法，所制得的超疏水铁基非晶梯度涂层具有超疏水表面结构，其超疏水铁基非晶梯度涂层/基体界面结合强度≥48MPa、涂层厚度为0.8～1.5mm，涂层表面硬度≥600Hv，50g/L氯化钠耐盐雾试验腐蚀失重≤0.2微克每平方厘米每小时。
本发明所述制备方法具有显微组织结构控制精度高、工艺稳定性和重复性强等优点，可实现超疏水铁基非晶梯度涂层的高效制备。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将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的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
本发明提供一种超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法，包括下述步骤：
1)选取铁元素含量为71.4％～83.2％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的4～7种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值≥0.5％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度8～29mm/s，邻层速度间隔≥2mm/s，喷涂距离100～260mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔≥15mm，喷涂层数为4～7层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为86％～92％铁基合金熔体雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为35～56kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为950～1120℃和190～240m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
按照质量百分数计，所述铁基合金熔体包括86％～92％铁、5％～8％硅及3％～6％硼。
本发明采用涂层的组分优化、非晶/晶化复合梯度组织调控和疏水性仿生表面层设计等方法成功实现了耐腐蚀铁基非晶梯度涂层的制备。铁基非晶梯度涂层材料具有良好的界面结合强度和优异的耐腐蚀性能。
本发明还提供一种超疏水铁基非晶梯度涂层，由所述的方法制得。超疏水铁基非晶梯度涂层具有超疏水表面结构，涂层/基体界面结合强度≥48MPa、涂层厚度为0.8～1.5mm，涂层表面硬度≥600Hv，50g/L氯化钠耐盐雾试验腐蚀失重≤0.2微克每平方厘米每小时。
进一步，在制备铁基非晶梯度涂层过程中，本发明为解决仅通过提高冷却速率纯化非晶涂层的方法难以保证涂层的高耐腐蚀性能这个研发领域难题，而是采用涂层的组分优化、非晶/晶化复合梯度组织调控和疏水性仿生表面层设计等方法，研究铁元素的组分梯度、喷涂工艺参数、超声气流雾化工艺参数与制备铁基非晶涂层性能的关系。为获得超疏水表面、多层梯度的铁基非晶涂层，筛选出最佳的铁元素组分梯度、喷涂工艺参数和超声气流雾化工艺参数。此制备方法具有显微组织结构控制精度高、工艺稳定性和重复性强等优点，可实现超疏水铁基非晶梯度涂层的高效制备。
以下实施例(以AZ31B镁合金基体为例)制备的超疏水铁基非晶梯度涂层性能如表1所示。
实施例1
1)选取铁元素含量为71.4％～73.4％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的4种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值0.5％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度10～16mm/s，如分别10、12、14、16mm/s，邻层速度间隔2mm/s，喷涂距离118～172mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔18mm，喷涂层数为4层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为86％铁基合金熔体(其他元素为8％硅及6％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为35kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为1120℃和190m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
实施例2
1)选取铁元素含量为71.8％～77.4％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的7种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值0.8％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度8～26mm/s，如分别8、11、14、17、20、23、26mm/s，邻层速度间隔3mm/s，喷涂距离126～222mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔16mm，喷涂层数为7层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为92％铁基合金熔体(其他元素为5％硅及3％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为56kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为1000℃和200m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
实施例3
1)选取铁元素含量为73.2～76.2％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的5种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值0.6％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度13～25mm/s，，如分别13、16、19、22、25mm/s邻层速度间隔3mm/s，喷涂距离150～230mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔20mm，喷涂层数为5层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为92％铁基合金熔体(其他元素为5％硅及3％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为35kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为1120℃和190m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
实施例4
1)选取铁元素含量为73.1％～80.3％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的6种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值1.2％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度10～28mm/s，如分别13、16、19、22、25、28mm/s，邻层速度间隔3mm/s，喷涂距离140～240mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔20mm，喷涂层数为6层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为89％铁基合金熔体(其他元素为6％硅及5％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为46kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为1120℃和190m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
实施例1～4制备超疏水铁基非晶梯度涂层的性能参数见表1所示：
表1
从上表可以得出，本发明制得的超疏水铁基非晶梯度涂层具有超疏水表面结构，涂层/基体界面结合强度≥48MPa、涂层厚度为0.8～1.5mm，涂层表面硬度≥600Hv，50g/L氯化钠耐盐雾试验腐蚀失重≤0.2微克每平方厘米每小时。
实施例5
1)选取铁元素含量为71.4％～82.2％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的4种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值2.7％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度15～27mm/s，如分别15、19、23、27mm/s，邻层速度间隔4mm/s，喷涂距离138～207mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔23mm，喷涂层数为4层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为88％铁基合金熔体(其他元素为7％硅及5％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为45kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为1050℃和230m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
实施例6
1)选取铁元素含量为71.4％～81.2％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的7种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值1.4％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度17～29mm/s，如分别17、19、21、23、25、27、29mm/s，邻层速度间隔2mm/s，喷涂距离140～260mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔20mm，喷涂层数为7层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为92％铁基合金熔体(其他元素为5％硅及3％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为35kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为970℃和210m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
实施例7
1)选取铁元素含量为72.2％～83.2％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的5种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值2.2％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度8～18mm/s，如分别10、12、14、16、18mm/s，邻层速度间隔2mm/s，喷涂距离160～260mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔25mm，喷涂层数为5层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为87％铁基合金熔体(其他元素为7％硅及6％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为39kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为970℃和200m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
实施例8
1)选取铁元素含量为71.8％～83.2％的铁基非晶粉末，选取组分区间中的6种作为多层梯度耦合涂层的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值1.9％，并从涂层界面起自下而上铁元素含量逐渐减少，分别装入喷枪后在AZ31B镁合金基体上进行多层耦合超音速等离子喷涂处理，喷枪移动速度8～26mm/s，如分别11、14、17、20、23、26mm/s，邻层速度间隔3mm/s，喷涂距离116～236mm，速度和距离均逐层加大，邻层距离间隔24mm，喷涂层数为6层，制得铁基非晶梯度涂层；
2)将所得铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，最后将预制好的铁含量为88％铁基合金熔体(其他元素为8％硅及4％硼)雾化喷射于涂层表面，超声雾化频率为52kHz，热流为紊流氮气，流体的温度和垂直速度分别为1120℃和195m/s，最后用液氮迅速冷却，最终得到超疏水铁基非晶梯度涂层。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以进行若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法，其特征在于，包括：
选取不同铁含量的铁基非晶粉末，将所述铁基非晶粉末按照铁含量不同装入喷枪；
利用所述喷枪在基体上进行多层耦合喷涂处理，制得铁基非晶梯度涂层；
将所述铁基非晶梯度涂层置于超声气流雾化制粉装置中，利用所述超声气流雾化制粉装置将铁基合金熔体雾化喷射于所述铁基非晶梯度涂层表面；
对雾化喷射有铁基合金熔体的所述铁基非晶梯度涂层利用液氮冷却，制得超疏水铁基非晶梯度涂层；
所述超声气流雾化制粉装置中超声雾化频率为35~56kHz，所述超声气流雾化制粉装置中的气流为紊流氮气，所述紊流氮气的温度和垂直速度分别为950~1120℃和190~240m/s；
所述铁基非晶粉末中的铁元素百分数含量为71.4%~83.2%；
选取所述铁基非晶粉末组分区间中的4~7种作为所述多层耦合喷涂处理的前驱体粉末，任意相邻层的前驱体粉末铁元素含量差值≥0.5%，铁元素含量从所述铁基非晶梯度涂层与所述基体界面起自下而上逐渐减少；
按照质量百分数计，所述铁基合金熔体包括5%~8%铁、86%~92%硅、3%~6%硼。
2.根据权利要求1所述的超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法，其特征在于，所述多层耦合喷涂处理采用超音速等离子喷涂技术。
3.根据权利要求1所述的超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法，其特征在于，所述喷枪的移动速度8~29mm/s，所述喷枪的移动速度沿所述铁基非晶梯度涂层与所述基体界面起自下而上逐渐加大，邻层速度差值≥2mm/s。
4.根据权利要求1所述的超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法，其特征在于，所述多层耦合喷涂处理的喷涂距离为100~260mm，喷涂距离沿所述铁基非晶梯度涂层与所述基体界面起自下而上逐渐加大，邻层喷涂距离间隔≥15mm，喷涂层数为4~7层。
5.一种采用权利要求1～4中任一项所述的超疏水铁基非晶梯度涂层的制备方法制得的超疏水铁基非晶梯度涂层。
6.根据权利要求5所述的一种超疏水铁基非晶梯度涂层，其特征在于，所述超疏水铁基非晶梯度涂层具有超疏水表面结构，涂层/基体界面结合强度≥48MPa、涂层厚度为0.8~1.5mm，涂层表面硬度≥600Hv，50g/L氯化钠耐盐雾试验腐蚀失重≤0.2微克每平方厘米每小时。
CN202210515885.3A 2022-05-12 2022-05-12 一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法 Active CN115029655B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210515885.3A CN115029655B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210515885.3A CN115029655B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115029655A CN115029655A (zh) 2022-09-09
CN115029655B true CN115029655B (zh) 2023-07-18

Family

ID=83120772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210515885.3A Active CN115029655B (zh) 2022-05-12 2022-05-12 一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115029655B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1449456A (zh) * 2000-08-25 2003-10-15 有限责任公司奥布宁斯基粉末喷涂中心 涂层的制备方法
CN101942630A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 中国石油大学(北京) 一种等离子喷涂制备超疏水金属涂层的方法
CN102041467A (zh) * 2010-12-07 2011-05-04 华中科技大学 一种疏水性非晶合金涂层及其制备方法
CN113564585A (zh) * 2021-08-03 2021-10-29 西安交通大学 一种梯度复合非晶铁基涂层及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7618500B2 (en) * 2005-11-14 2009-11-17 Lawrence Livermore National Security, Llc Corrosion resistant amorphous metals and methods of forming corrosion resistant amorphous metals
US11459481B2 (en) * 2014-10-07 2022-10-04 The Boeing Company Thermal spray for durable and large-area hydrophobic and superhydrophobic/icephobic coatings

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1449456A (zh) * 2000-08-25 2003-10-15 有限责任公司奥布宁斯基粉末喷涂中心 涂层的制备方法
CN101942630A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 中国石油大学(北京) 一种等离子喷涂制备超疏水金属涂层的方法
CN102041467A (zh) * 2010-12-07 2011-05-04 华中科技大学 一种疏水性非晶合金涂层及其制备方法
CN113564585A (zh) * 2021-08-03 2021-10-29 西安交通大学 一种梯度复合非晶铁基涂层及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
超音速等离子喷涂Fe基非晶工艺与涂层特点;王海军 等;热喷涂技术(第03期);第9-17页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115029655A (zh) 2022-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101798669B (zh) 连铸结晶器铜板表面保护涂层热喷涂方法
CN110195203B (zh) 一种高耐蚀铁基非晶复合材料及其制备方法与应用
WO2017017485A1 (en) A method for the manufacture of a phosphatable part starting from a steel sheet coated with a metallic coating based on aluminium
US20140342187A1 (en) Remanufactured cast iron component with steel outer layer
CA2767472A1 (en) Process for the preparation of a coated substrate, coated substrate, and use thereof
CN101994147A (zh) 一种金属基材表面处理的方法
CN107761038B (zh) 一种低孔隙率和高非晶度的铝基非晶涂层及其制备装置和制备方法
CN114468777A (zh) 不粘涂层、炊具以及炊具的制造方法
CN113106434B (zh) 一种环保型铝合金化学氧化液及化学氧化方法
CN106835132A (zh) 一种双层高强耐腐蚀铁基非晶复合涂层的制备方法
CN115029655B (zh) 一种超疏水铁基非晶梯度涂层及其制备方法
CN105734362B (zh) 一种铝镁合金及其表面改性方法
EP3392378A1 (en) Method for coating steel plate with metal and metal-coated steel plate manufactured using same
CN107177843A (zh) 一种激光熔覆复合粉及应用
CN107523780B (zh) 热浸镀用沉没辊的复合保护涂层及制备方法
CN110144559A (zh) 一种金属表面保护层及其制备方法
CN103602857B (zh) 专用于连续波光纤激光熔覆的合金粉末
CN100453700C (zh) 一种表面梯度保护涂层及其制备方法
CN102345089A (zh) 镀膜件及其制作方法
CN104496181A (zh) 316l合金钢表面搪瓷层的膜层结构
CN111117312A (zh) 一种长期耐500℃高温和海水腐蚀的金属件表面涂层制备方法
CN110773741A (zh) 铜铝复合金属材料制备方法及复合金属材料
Hao et al. Electroless Ni–P coating on W–Cu composite via three different activation processes
CN106011814A (zh) 钢材表面磷化处理工艺
CN108085673B (zh) 一种含冷喷涂导磁涂层锅具的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant