[发明专利]一种在钢基体上制备耐海水腐蚀熔覆层的方法

说明书

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，特别是提供了一种在钢基体上制备耐海水腐蚀熔覆层的方法，用于制备耐海水腐蚀熔覆层的粉末材料和利用激光熔覆法在碳钢及合金钢板基体上制备熔覆层。

背景技术

海洋为一个严酷的综合腐蚀环境，海水中氯离子含量高、导电性高，因此船舶在海水中腐蚀较严重。舰船材料的综合腐蚀机理集海水冲击、电化学腐蚀、盐雾、强烈的日光曝晒、海生物腐蚀和附着生物污损等多种损害因素为一体，若不采取适当的防蚀措施，舰船必然会受到严重的腐蚀。由于现有防腐技术存在的局限性，腐蚀已成为舰船装备损坏、失效的主要原因之一。

目前，舰船材料防腐的主要手段为：提高舰船用结构钢的耐蚀等级、表面涂覆层防护、牺牲阳极保护和外加电流阴极保护等。

根据国内外的研究结果，在现有合金材料体系中，镍铬钼合金、钛及钛合金和非晶材料具有最优异的耐海水腐蚀能力。Ni-Cr-Mo系列合金抗海水腐蚀能力强，固溶状态下不产生晶间腐蚀、应力腐蚀和缝隙腐蚀。无论是在海洋大气区、飞溅区、潮汐区及全浸的海水状态下，Ni-Cr-Mo系列合金都有极好的耐蚀性。在Ni-Cr-Mo系列合金中，Hastelloy C系列在各种普通海水环境中抗腐蚀性能最为优异。在Hastelloy C系列合金中，一般含有16-22％Cr及9-18％Mo。含碳量对Ni-Cr-Mo合金的耐蚀性能有较大的影响，富钼的M6C型碳化物的存在会降低合金中的钼含量，这就要求该类合金中碳含量应小于0.01％。Hastelloy C22合金为国外开发的最耐海水腐蚀合金之一，其组成为：约22％Cr、13％Mo、3％W、3％Fe、余量Ni。与其它Ni-Cr-Mo合金相比，C22具有更好抗点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂能力。C22合金铬含量较高，这有助于合金形成更厚更稳定的保护层，使其在氧化性环境中的抗腐蚀能力得到明显提高，适用于湿氯气、次氯酸盐化物溶液和氧化性酸(硝酸)。由于Ni-Cr-Mo合金制造工艺复杂、价格非常昂贵，目前C22合金主要用于制造水翼、螺栓、螺旋浆和海水热交换器和复合钢板等。

钛为一种优良的耐蚀材料，具有优异的耐海水腐蚀性、高比强度和低磁性等，无论是正常海水还是污染海水或是高速流动的海水，钛几乎完全不受腐蚀。但钛及钛合金结构件的制造工艺复杂、价格昂贵，这就限制了其大规模应用。如采用钛-钢复合板，需采用爆炸复合、轧制复合等工艺，由于钛的耐蚀性对杂质含量非常敏感，钛-钢复合板对焊缝焊接工艺要求很高；此外，在使用过程中，钛不可避免地要和其它金属发生接触；由于钛的稳定电位为正，与其它金属偶接时，其它金属常作为阳极而加速腐蚀，这就导致钛-钢复合板难以在舰船中广泛应用。

与提高结构材料耐蚀等级、阴极保护等防腐技术相比，表面涂覆层技术具有成本低、工艺简单的优势。在潜艇外壳涂刷耐蚀涂料为国内外常用的传统防腐技术，涂料大体分为3大类；第1类为传统的油性漆和环氧沥青系防腐蚀涂料；第2类为以环氧树脂、乙烯树脂、氯化橡胶树脂为主体的高性能防腐涂料；第3类为新的高性能防腐涂料，包括改性环氧树脂防腐涂料、玻璃鳞片涂料和氟树脂防腐涂料。这类涂层技术的特点是防腐寿命较短，涂层可靠性较差。

Zn-Al、Zn-Al-Mg、Zn-Ni等合金具有较好的耐海水腐蚀性，但采用电镀法制备的Zn-Al、Zn-Al-Mg、Zn-Ni等耐蚀镀层的厚度仅为几微米-几十微米(一般70-80g/m²)，无法满足舰船钢板耐蚀性要求。

如采用热喷涂方法制备Ni-Cr-Mo合金涂层，则存在结合强度低(机械结合)、孔隙率高(1-10％)、涂层中存在有害相和涂层易剥落失效等缺点，导致涂层的耐蚀性能远低于工业Ni-Cr-Mo合金板材。因此，开发具备冶金结合的表面涂覆层技术和专用于耐海水腐蚀的Ni-Cr-Mo合金体系，对于大幅度延长舰船结构材料的耐蚀寿命具有十分迫切和重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一种在钢基体上制备耐海水腐蚀熔覆层的方法，用于制备耐海水腐蚀熔覆层的粉末材料和利用激光熔覆法在碳钢及合金钢板基体上制备熔覆层，解决了Ni-Cr-Mo系耐蚀熔覆层制备的难题。

本发明的工艺为：

一、配制熔覆用混合粉末

1、混合粉末原料组分

本发明所提供的混合粉末，其特征在于，所述的粉末的成分重量百分数范围如下：