一種船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冶金涂層領域，尤其涉及一種船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層及其制備方法。
【背景技術】
[0002]解決材料耐海水腐蝕的途徑有多種，表面涂層防護是一種常用的方法。在該領域，除了應用廣泛的有機涂層外，熱噴涂鋅鋁合金層也是常用的海洋鋼構長效防腐蝕方法。但是熱噴涂需要嚴格的表面前處理，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，具有成分可調范圍大、不需要嚴格前處理，涂層致密均勻無孔隙、與基體呈冶金結合等優點。等離子束表面冶金涂層已大量成功應用于高耐磨和耐沖擊場合，是一種發展前景廣闊的金屬表面高抗沖擊抗磨損保護新技術。《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、鉻等元素進行等離子束表面冶金技術噴涂，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，需要改進。
[0004]《TiAl-B4C復合材料耐海水腐蝕性研宄》一文通過熱壓燒結制備的10wt%?40wt% TiAl含量的TiAl /B4C復合材料在天然海水中進行60天的全浸實驗，通過SEM對試樣的腐蝕形貌進行觀察表征，XRD分析相結構對腐蝕過程進行推測，結合電化學阻抗測試對試樣耐腐蝕能力的強弱進行具體定量化的分析。結論表明，TiAl /B4C具有良好的抗海水腐蝕性能，而且質量輕，耐磨性好，抗氧化性好，具有金屬和陶瓷相結合的特性，將該材料用于船側板的冶金涂層將會對涂層的性能產生有益的影響。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層及其制備方法，該涂層與鐵基材料的結合性、耐海水腐蝕性、耐沖擊性和耐磨性好，致密性好，致密均勻無孔隙、與基體呈冶金結合，適用于船側板噴涂，使用壽命長。
[0006]本發明的技術方案如下:
一種船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉 2.1-2.4、絡粉 25~27、鎮粉 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、納米二氧化鈦0.7-0.9、碳化硅3-4。
[0007]所述的船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層，其特征在于:
(I)將TiAl粉末與B4C粉末進行球磨混合，送入真空爐，在1580-1630 °C，相對應壓力為14 MPa-17 MPa條件下，保溫30-60 min，取出，水冷，破碎，再進行球磨，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，進行球磨至粒徑為60-180μm，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]本發明的有益效果
本發明冶金涂層使用了鐵基高鉻材料，具有優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合，提高了與鐵基材料的結合性、耐海水腐蝕性、耐沖擊性和耐磨性；通過使用納米二氧化鈦、碳化硅，提高了涂層的致密性和耐磨性，減緩海水腐蝕內部鑄鐵；本發明涂層致密均勻無孔隙、與基體呈冶金結合，適用于船側板噴涂，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0009]一種船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層，由下列重量份(公斤)的原料制成:石墨粉2.3、鉻粉26、鎳粉4.5、硅粉4.2、硼粉0.3、鐵粉41、TiAl粉末IUB4C粉末21、納米二氧化鈦0.8、碳化娃3.5。
[0010]所述的船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層，其特征在于:
(1)將TiAl粉末與B4C粉末進行球磨混合，送入真空爐，在1592°C，相對應壓力為15MPa條件下，保溫40 min，取出，水冷，破碎，再進行球磨，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，進行球磨至粒徑為60-180μm，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備將鐵基陶瓷混合粉末噴涂到灰鑄鐵基體上，涂層厚度為4mm，即得。
[0011]實驗數據:
該實施例涂層表面平整，冶金層內部組織均勻、細密，無宏觀裂紋和氧化物夾渣，氣孔較少，在人工海水中浸泡160小時后完成不被腐蝕。
[0012]通過實驗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，同時將灰鑄鐵基體和本發明對比試樣，涂層厚度為4_，試驗在空氣電阻爐中進行，試樣每隔10小時利用電子稱重，除氧化腐蝕試驗以外，其它的兩種腐蝕試驗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，記錄稱重數據后再進行下一周測試，試驗共進行20個周期，其中，氯化試驗采用5%NaCl水溶液噴淋，硫化試驗采用摩爾比為7:3的Na2S207+K2S207飽和水溶液涂覆，試驗證明，本發明的耐腐蝕壽命是普通灰鑄鐵船用側板的4倍。
【主權項】
1.一種船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉 2.1-2.4、絡粉 25~27、鎮粉 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、納米二氧化鈦0.7-0.9、碳化硅3-4。2.根據權利要求1所述的船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層，其特征在于: (1)將TiAl粉末與B4C粉末進行球磨混合，送入真空爐，在1580-1630°C，相對應壓力為14 MPa-17 MPa條件下，保溫30-60 min，取出，水冷，破碎，再進行球磨，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，進行球磨至粒徑為60-180μm，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】一種船側板用鐵基高鉻陶瓷復合表面冶金涂層，由下列重量份的原料制成：石墨粉2.1-2.4、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、納米二氧化鈦0.7-0.9、碳化硅3-4。本發明冶金涂層使用了鐵基高鉻材料，具有優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合，提高了與鐵基材料的結合性、耐海水腐蝕性、耐沖擊性和耐磨性；通過使用納米二氧化鈦、碳化硅，提高了涂層的致密性和耐磨性，減緩海水腐蝕內部鑄鐵；本發明涂層致密均勻無孔隙、與基體呈冶金結合。
【IPC分類】B22F1/00, C23C4/12, C22C32/00, C23C4/06, C22C30/00
【公開號】CN104962853
【申請號】CN201510319102
【發明人】張家俊
【申請人】馬鞍山市興隆鑄造有限公司
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年6月10日