一種高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金涂層領(lǐng)域，尤其涉及一種高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]解決材料耐海水腐蝕的途徑有多種，表面涂層防護(hù)是一種常用的方法。在該領(lǐng)域，除了應(yīng)用廣泛的有機(jī)涂層外，熱噴涂鋅鋁合金層也是常用的海洋鋼構(gòu)長效防腐蝕方法。但是熱噴涂需要嚴(yán)格的表面前處理，在潮濕的海洋大氣中施工受到一定限制。另外有機(jī)涂層和熱噴涂鋅鋁合金防腐層的抗沖擊磨損性能很差。
[0003]等離子束表面冶金技術(shù)以等離子弧為熱源，采用同步送粉方式，在鋼鐵等材料表面熔覆一層合金層，具有成分可調(diào)范圍大、不需要嚴(yán)格前處理，涂層致密均勻無孔隙、與基體呈冶金結(jié)合等優(yōu)點(diǎn)。等離子束表面冶金涂層已大量成功應(yīng)用于高耐磨和耐沖擊場合，是一種發(fā)展前景廣闊的金屬表面高抗沖擊抗磨損保護(hù)新技術(shù)。《鐵基高鉻等離子束表面冶金涂層耐海水腐蝕性能》一文使用鐵、鉻等元素進(jìn)行等離子束表面冶金技術(shù)噴涂，得到的涂層具有較好的耐腐蝕性、致密性，但是還是存在易剝落、耐腐蝕性不夠持久，耐磨性差，耐沖擊性不好，抗菌抗污性差等缺點(diǎn)，需要改進(jìn)。
[0004]《TiAl-B4C復(fù)合材料耐海水腐蝕性研究》一文通過熱壓燒結(jié)制備的10wt%?40wt% TiAl含量的TiAl /B4C復(fù)合材料在天然海水中進(jìn)行60天的全浸實(shí)驗(yàn)，通過SEM對(duì)試樣的腐蝕形貌進(jìn)行觀察表征，XRD分析相結(jié)構(gòu)對(duì)腐蝕過程進(jìn)行推測，結(jié)合電化學(xué)阻抗測試對(duì)試樣耐腐蝕能力的強(qiáng)弱進(jìn)行具體定量化的分析。結(jié)論表明，TiAl /B4C具有良好的抗海水腐蝕性能，而且質(zhì)量輕，耐磨性好，抗氧化性好，具有金屬和陶瓷相結(jié)合的特性，將該材料用于船側(cè)板的冶金涂層將會(huì)對(duì)涂層的性能產(chǎn)生有益的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層及其制備方法，該涂層的力學(xué)和耐蝕性能大幅提高，耐磨性好。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉 1.6-1.8、鉻粉 25-27、鎳粉 4.3-4.6、硅粉 4.1-4.4、硼粉 0.3-0.4、鐵粉 40-42、TiAl粉末10-12,B4C粉末20-21、沉淀白炭黑1.2-1.5、碳化硼0.7-0.9、MoS22.2-2.5、三氧化二銘 0.3-0.5o
[0007]所述的高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于:
(1)將TiAl粉末與B4C粉末、鎳粉、MoS2進(jìn)行球磨混合，送入真空爐，在1580-1630°C，相對(duì)應(yīng)壓力為14 MPa-17 MPa條件下，保溫30-60 min，取出，水冷，破碎，再進(jìn)行球磨，至粒徑小于130 μ m，得到粉末；
(2)將其他剩余成分與第(I)步得到的粉末混合，進(jìn)行球磨至粒徑為60-180μ m，得到鐵基陶瓷混合粉末；
(3)將灰鑄鐵表面去除表面氧化物，用等離子束表面冶金設(shè)備將鐵基陶瓷混合粉末噴涂到灰鑄鐵基體上，涂層厚度為3-5mm，即得。
[0008]本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明冶金涂層使用了鐵基高鉻材料，具有優(yōu)異的耐海水腐蝕性能；通過使用TiAl、B4C,通過合金化處理，使得陶瓷相和金屬相緊密結(jié)合，提高了與鐵基材料的結(jié)合性、耐海水腐蝕性、耐沖擊性和耐磨性；通過使用鎳粉、MoS2,經(jīng)過燒結(jié)熱處理后，加大了材料中Mo元素的固溶程度，進(jìn)而使它在基體中的固溶強(qiáng)化作用增強(qiáng)，使得涂層的力學(xué)和耐蝕性能大幅提高；通過使用沉淀白炭黑、碳化硼、三氧化二銠，提高了涂層的潤滑性、致密性和耐磨性。
【具體實(shí)施方式】
[0009]—種高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，由下列重量份((公斤)的原料制成:石墨粉1.7、鉻粉26、鎳粉4.5、硅粉4.2、硼粉0.3、鐵粉41、TiAl粉末11、B4C粉末21、沉淀白炭黑1.3、碳化硼0.8、MoS22.3、三氧化二銠0.4。
[0010]所述的高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于:
(1)將TiAl粉末與B4C粉末、鎳粉、MoS2進(jìn)行球磨混合，送入真空爐，在1630°C，相對(duì)應(yīng)壓力為17 MPa條件下，保溫40 min，取出，水冷，破碎，再進(jìn)行球磨，至粒徑小于130 μm，得到粉末；
(2)將其他剩余成分與第(I)步得到的粉末混合，進(jìn)行球磨至粒徑為60-180μ m，得到鐵基陶瓷混合粉末；
(3)將灰鑄鐵表面去除表面氧化物，用等離子束表面冶金設(shè)備將鐵基陶瓷混合粉末噴涂到灰鑄鐵基體上，涂層厚度為3mm，即得。
[0011]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):
該實(shí)施例涂層表面平整，冶金層內(nèi)部組織均勻、細(xì)密，無宏觀裂紋和氧化物夾渣，氣孔較少，在人工海水中浸泡160小時(shí)后完成不被腐蝕。
[0012]通過實(shí)驗(yàn)分別考核了涂層在氧化、氯化、硫化氣氛中在450°C高溫下的熱腐蝕性能，同時(shí)將灰鑄鐵基體和本發(fā)明對(duì)比試樣，涂層厚度為4_，試驗(yàn)在空氣電阻爐中進(jìn)行，試樣每隔10小時(shí)利用電子稱重，除氧化腐蝕試驗(yàn)以外，其它的兩種腐蝕試驗(yàn)均需噴淋腐蝕試劑后，與氧化腐蝕的試樣一同放回爐中加熱并稱重，記錄稱重?cái)?shù)據(jù)后再進(jìn)行下一周測試，試驗(yàn)共進(jìn)行20個(gè)周期，其中，氯化試驗(yàn)采用5%NaCl水溶液噴淋，硫化試驗(yàn)采用摩爾比為7:3的Na2S207+K2S207飽和水溶液涂覆，試驗(yàn)證明，本發(fā)明的耐腐蝕壽命是普通灰鑄鐵船用側(cè)板的6倍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉 1.6-1.8、絡(luò)粉 25~27、銀粉 4.3-4.6、娃粉 4.1-4.4、棚粉 0.3-0.4、鐵粉 40-42、TiAl 粉末 10-12、B4C 粉末 20-21、沉淀白炭黑 1.2-1.5、碳化硼 0.7-0.9、MoS22.2-2.5、三氧化二銠0.3-0.5。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于: (1)將TiAl粉末與B4C粉末、鎳粉、MoS2進(jìn)行球磨混合，送入真空爐，在1580-1630°C，相對(duì)應(yīng)壓力為14 MPa-17 MPa條件下，保溫30-60 min，取出，水冷，破碎，再進(jìn)行球磨，至粒徑小于130 μ m，得到粉末； (2)將其他剩余成分與第(I)步得到的粉末混合，進(jìn)行球磨至粒徑為60-180μ m，得到鐵基陶瓷混合粉末； (3)將灰鑄鐵表面去除表面氧化物，用等離子束表面冶金設(shè)備將鐵基陶瓷混合粉末噴涂到灰鑄鐵基體上，涂層厚度為3-5mm，即得。
【專利摘要】一種高耐蝕性船側(cè)板鐵基高鉻陶瓷復(fù)合涂層，由下列重量份的原料制成：石墨粉1.6-1.8、鉻粉25-27、鎳粉4.3-4.6、硅粉4.1-4.4、硼粉0.3-0.4、鐵粉40-42、TiAl粉末10-12、B4C粉末20-21、沉淀白炭黑1.2-1.5、碳化硼0.7-0.9、MoS22.2-2.5、三氧化二銠0.3-0.5。本發(fā)明冶金涂層通過使用鎳粉、MoS2，經(jīng)過燒結(jié)熱處理后，加大了材料中Mo元素的固溶程度，進(jìn)而使它在基體中的固溶強(qiáng)化作用增強(qiáng)，使得涂層的力學(xué)和耐蝕性能大幅提高；通過使用沉淀白炭黑、碳化硼、三氧化二銠，提高了涂層的耐磨性。
【IPC分類】C23C4/08, C23C4/12, C23C4/10
【公開號(hào)】CN105039895
【申請?zhí)枴緾N201510313417
【發(fā)明人】張家俊
【申請人】馬鞍山市興隆鑄造有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月10日