[发明专利]一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于涂层材料制备技术领域，具体涉及一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法。

背景技术

随着我国国防工业和国民经济的发展，钢材的应用广泛，特别是海洋事业的发展，对海上水下工程提出了越来越高的要求。材料的高强度和高耐海水腐蚀性能是水下工程的关键指标之一。钢材是最常用的结构材料，具有一系列优良的性能，如力学性能、焊接性能、热稳定性能等，且成本相对较低。然而钢材的耐海洋腐蚀性能远不如钛合金，且比重较大。钢材在海水中的主要腐蚀破坏形态为点蚀和缝隙腐蚀。国内外一些文献都明确指出，304L和316L试样全浸在海水中仅经历3～6个月，便因严重点蚀和缝隙腐蚀而穿孔，降低了使用寿命。因此、在某些情况下需要将钢材与钛连接起来使用，发挥各自的优势。因此从使用性能角度出发，在钢材表面制备钛合金耐蚀涂层是非常有必要的。

钢材中的铁元素与钛元素在元素周期表中不同族，钢材与钛金属之间物理、化学和力学性能均差异巨大，采用常规表面方法在钢材表面制备钛合金涂层，容易出现冶金不相容性，在界面易于形成脆性化合物相，以及由于热物理性能不匹配产生残余应力等严重影响表面质量。钢材表面制备钛合金耐蚀涂层的主要难点是：互溶性差，由相图可知，低温下，Fe在α-Ti中的固溶度很小，激光直接熔覆时，二者不发生反应，成分不均匀，此外，二者的热导率、比热容和线膨胀系数差异均比较大，容易导致连接区域变形大，不平整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法，该方法在钢板表面制备得到的耐蚀复合涂层由镍过渡层和钛表面层构成，该耐蚀复合涂层结构致密、表面平整光滑、与基体结合良好且耐蚀性能良好，能够显著提高海洋工程用钢材材料表面的耐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对钢板表面进行脱脂清洗，然后将脱脂清洗后的钢板置于电解液中，以钢板为阴极，以钛板为阳极，在电流密度为0.1A/dm²～2A/dm²的条件下对所述钢板进行阴极活化处理；所述电解液为质量浓度为2.16％～20％的盐酸溶液，所述阴极活化处理的时间为1min～5min；

步骤二、将步骤一中经阴极活化处理后的钢板置于镍电镀液中，以钢板为阴极，以钛板为阳极，在电流密度为2A/cm²～5A/cm²的条件下对所述钢板表面进行电镀处理，清洗后干燥，得到表面具有镍过渡层的钢板；所述镍电镀液的温度为40℃～60℃，镍电镀液的pH值为4～6，电镀处理的时间为1h～5h；

步骤三、以金属钛粉为粉料，采用同步送粉的方式，在气压为0.01MPa～1MPa的氩气保护气氛下对步骤二中具有镍过渡层的钢板表面进行激光熔覆处理，在镍过渡层表面得到厚度为0.5mm～1.51mm的钛表面层，然后将经激光熔覆处理后的钢板按2℃/min～3℃/min冷却速度冷却至室温，在钢板表面制备得到耐蚀复合涂层；所述激光熔覆处理的激光功率为1000W～8000W，正离焦为10mm～15mm，送粉率为30g/min～50g/min，扫描速度为20mm/s～30mm/s，搭接率为70％～80％。

上述的一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中每升所述镍电镀液中含氨基磺酸镍300g～400g，氯化镍30g～50g，硼酸30g～45g，十二烷基硫酸钠0.5g～1g。

上述的一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述镍过渡层的厚度不小于0.1mm。

上述的一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法，其特征在于，步骤二中所述电镀处理的电流密度为2A/cm²～3A/cm²，镍电镀液的温度为45℃～55℃，镍电镀液的pH值为4.5～5，电镀处理的时间为3h～5h。

上述的一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法，其特征在于，所述电镀处理的电流密度为2.5A/cm²，镍电镀液的温度为50℃，镍电镀液的pH值为4.5，电镀处理的时间为4h。

上述的一种在钢板表面制备耐蚀复合涂层的方法，其特征在于，步骤三中所述激光熔覆处理的激光功率为2500W～7500W，正离焦为12mm～15mm，送粉率为35g/min～45g/min，扫描速度为20mm/s～25mm/s，搭接率为70％～75％。