[发明专利]一种金属基体表面防腐陶瓷涂层及其制备方法

说明书

本发明属于防腐涂层领域，提供了一种金属基体表面防腐陶瓷涂层的制备方法，包括如下步骤：(1)制备凝胶涂层：将金属基体表面打磨光滑，涂覆含铝溶胶形成溶胶涂层，并进行干燥处理得到凝胶涂层，所述凝胶涂层的厚度为5～150μm；(2)第一次热处理：将步骤(1)制备得到的凝胶涂层在惰性气氛下进行第一次热处理后随炉冷却至室温，处理温度为500℃～600℃，处理时间为60～360min；(3)第二次热处理：将步骤(2)得到的涂层在空气气氛下进行第二次热处理后随炉冷却至室温后得到最终产品，处理温度为900℃～1200℃，处理时间为30～240min。该方法节约能耗、易于实现且不会对基体造成损伤，能够制备出具有过渡层的防腐涂层。本发明还提供了该方法制备得到的防腐陶瓷涂层。

技术领域

本发明涉及防腐涂层领域，具体涉及适用于超临界水氧化反应釜基体表面的防腐陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

超临界水氧化技术(Supercritical Water Oxidation，简称SCWO)是以超临界水作为腐蚀介质，氧气或者空气作为氧化剂处理有机废弃物的一种处理技术。与传统的处理技术相比，超临界水氧化技术具有处理效率高、经济环保和无二次污染等优势。超临界水环境下设备反应器的候选材料主要是铁基合金、镍基合金、钛基合金等。但在超临界水环境下，设备反应器处于高温高压、高溶解度导致的强氧化和强腐蚀工作环境，上述合金材料容易发生氧化、腐蚀，造成反应器使用寿命急剧下降。因此，解决反应器材料在超临界水氧化过程中的腐蚀问题尤为重要。

相比金属基材料，大多数陶瓷材料具有更优良的化学稳定性，因此在超临界水反应器金属基体候选材料表面制备合适的陶瓷涂层是进一步改善其耐腐蚀性能的有效方案，应用较多的耐腐蚀陶瓷涂层材料为Al₂O₃、ZrO₂、 TiO₂等，常用的涂层制备手段包括等离子喷涂，电镀，热喷涂，粉末包埋等。

然而，氧化物陶瓷涂层与金属基体大多存在热失配的问题，由于二者热膨胀系数不同，在冷热循环过程中涂层容易剥离脱落。目前，解决这一问题的主流方法是在基体和涂层之间形成梯度过渡层，如FeAl/Al₂O₃或 NiAl/Al₂O₃涂层体系中的FeAl或NiAl合金过渡层可以有效减缓Al₂O₃涂层与基体的热失配，提高陶瓷涂层的使用寿命。

现有技术中，制备过渡层的方法基本采用粉末包埋法、等离子喷涂、热喷涂等方法进行，而采用这些方法一般需要在高温下进行处理，不仅存在能耗高、成本高的问题，还会由于处理温度过高而造成基体材料损坏，影响基体的使用寿命。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种金属基体表面防腐陶瓷涂层的制备方法，该方法步骤简单、节约能耗、易于实现且不会对基体造成损伤，能够制备出具有过渡层的防腐涂层。

本发明的第二目的在于提供一种金属基体表面防腐陶瓷涂层，具有很好的防腐效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种金属基体表面防腐陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备凝胶涂层：将金属基体表面打磨光滑，涂覆含铝溶胶形成溶胶涂层，并进行干燥处理得到凝胶涂层，所述凝胶涂层的厚度为5～150μm；

(2)第一次热处理：将步骤(1)制备得到的凝胶涂层在惰性气氛下进行第一次热处理后随炉冷却至室温，处理温度为500℃～600℃，处理时间为60～360min；

(3)第二次热处理：将步骤(2)得到的涂层在空气气氛下进行第二次热处理后随炉冷却至室温后得到最终产品，处理温度为900℃～1200℃，处理时间为30～240min。