[发明专利]耐液锌腐蚀超音速喷涂TiAl-Nb复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐液锌腐蚀超音速喷涂TiAl-Nb复合涂层的制备方法，属于耐腐蚀涂层制备技术领域。

背景技术

在工业热浸镀锌生产中，沉没辊、轴承、锌锅等部件在液态锌中腐蚀严重，频繁的维修与更换严重阻碍了生产的发展。表面改性技术是提高材料性能最有效的方法之一。目前，国内外普遍采用表面改性的方法对热浸镀锌生产部件进行表面处理，以求改善材料的耐液锌腐蚀寿命。WC-Co涂层是目前工业生产中保护材料耐液锌腐蚀应用最广泛的涂层，但其平均1-3周的使用寿命已不能满足生产的发展，难以有效解决热浸镀锌生产过程中的液锌腐蚀问题。

近几年，耐液锌腐蚀材料的研发吸引了越来越多科技工作者的目光和关注，也取得了一定的进展。但是，距离这些材料真正应用于生产实践还有很大的差距。目前为止，根据文献报道（S. Matthews, B. James, J. Therm. Spray Technol. 19 (2010) 1283.）超音速喷涂MoB/CoCr 涂层是耐液锌腐蚀性能最好的材料。在熔融态Al-45wt.%Zn 和Al-Zn-1.5wt.%Si合金中，超音速喷涂MoB/CoCr涂层耐腐蚀寿命（>600h）远远优于传统超音速喷涂WC-Co和WC-Co-Cr涂层。

根据我们课题组前期的研究发现，TiAlNb合金具有优异的耐液锌腐蚀性能（J.P.Lin, CHN Patent 10011237.5, 2006）。Ti₄Nb₃Al₉合金在熔融锌液中（Zn-0.2wt.%Al）耐液锌腐蚀寿命超过150天，其性能远远优于现有耐液锌腐蚀材料。但是，TiAlNb合金由于其脆性和难加工性，使其很难直接被作为结构材料加以应用。采用超音速喷涂（HVOF）工艺对不锈钢基体表面进行喷涂处理，结果显示TiAlNb涂层同样表现出优异的耐液锌腐蚀性能，耐腐蚀寿命超过50天，优于资料报道中的超音速喷涂MoB/CoCr 涂层。超音速喷涂TiAlNb涂层耐液锌腐蚀寿命与MoB/CoCr 涂层相比，耐液锌腐蚀寿命提高一倍以上。TiAlNb合金作为一种新型材料非常有希望在热浸镀锌工业生产领域加以应用。

发明内容

本发明为解决现有涂层不能对热浸镀锌部件提供有效保护而带来的腐蚀失效问题，提供一种耐液锌腐蚀TiAl-Nb复合涂层的制备方法。

一种耐液锌腐蚀超音速喷涂TiAl-Nb复合涂层的制备方法，其特征在于：具体制备步骤为：

1）、在制备底层涂层之前基体表面进行预处理，所述预处理包括打磨和粗化、清洗及除锈；

2）采用超音速喷涂方法在基体表面制备粘结层涂层，其中所述超音速喷涂过程中喷涂的粉末为NiCr₅Al，粉末的粒度为10～45μm, 粘结层厚度为0.05～0.15mm。喷涂工艺参数为：氧气流量为160～220 L/min, 丙烷流量为25～35 L/min，喷涂距离为190 ～220mm, 空气压力为0.3～0.4MPa, 送粉量为20 -50g/min；

3）对步骤2）所述粘结层涂层进行烘干及预热；

4）通过超音速喷涂制备TiAl-Nb表面涂层，喷涂的粉末为TiAl-Nb 金属间化合物合金经真空熔炼、机械破碎及筛选后的粉末；粉末粒度为10～45μm, 喷涂涂层厚度为1.0～2.0mm; 喷涂工艺参数为：氧气流量为140～200 L/min, 丙烷流量为20～30 L/min，喷涂距离为190～220mm, 空气压力为0.3～0.4MPa, 送粉量为5 -20g/min。

步骤1）所述打磨和粗化包括选用喷砂粒径为20目～60目的棕刚玉砂，对所述基体表面进行粗化，其中粗化程度为：粗糙度≥5。

步骤3）所述的预热，预热温度为100℃～150℃。

本发明的创新点在于提供了一种新型耐液锌腐蚀涂层及其制备方法，采用超音速喷涂工艺制备复合涂层，改善了单一Ti₄Nb₃Al₉涂层与基体结合强度强度低，易脱落失效的问题。可广泛用于液锌腐蚀破坏环境下使用的零部件的表面防护。

本发明通过超音速喷涂工艺有效地将两种涂层优点相结合，制备的复合涂层致密、均匀、结合强度高，涂层结合强度≥65MPa, 涂层硬度HV_0.1≥500，涂层抗液锌腐蚀能力较WC-Co 涂层提高3倍以上。 

附图说明