由悬浮液沉积腐蚀防护涂层的方法技术

本发明专利技术涉及在具有至少一个空穴的基材上沉积涂层的方法，该方法包括使在步骤a)中研磨的活化剂的研磨粉末和待沉淀在基材上的金属或合金粉末与液体混合以形成悬浮液的步骤，以及将该悬浮液施加至待涂覆基材部分的步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】本专利技术涉及在具有空穴的基材上产生腐蚀防护涂层。产生涂层的技术可归为三大类:-热喷涂，-化学气相沉积，和-物理气相沉积。热喷涂技术如等离子体或火焰喷涂是指将熔融或部分熔融颗粒高速输送至待保护的部件表面。涂层由连续的层构成。这些技术仅可用于开放或易接近的表面。气相沉积技术使用待产生涂层的气态前体。该前体可直接在待涂覆表面附近产生(包埋(pack cementat1n))或经由气体传输至待涂覆表面(出自包，使用气体罐或混合物等的CVD)而产生。包埋遇到的主要困难与用粘合剂粉末(涂层的前体混合物)填充具有复杂几何形状或非常小的尺寸(几个mm)的部件有关。使用气态前体的技术的主要限制涉及反应性物质由气态混合物快速消耗，导致涂层的化学组成和/或厚度的不均匀性。在大表面上或在复杂几何形状中得到均匀涂层非常困难。物理气相沉积技术是指使涂层的组成成分在其在待涂覆部件表面上冷凝前蒸发。蒸发通常通过用高能(电子或离子)束冲击目标而进行。目标与待涂覆表面之间的距离对于沉积厚度的均匀性而言是一个主要的参数。这些技术非常难以在具有复杂几何形状的部件上或不能接近的表面上使用。强化工业过程导致材料在越来越苛刻的条件下使用，并导致所用部件的尺寸减小。在大多数情况下，需要用涂层保护部件以防其环境。如在前述段落中所提出的一样，复杂的几何形状和不能接近的表面具有用常规技术产生涂层的问题。 因此，必须开发新的沉积技术或使现有技术适应新限制。包埋是在部件上产生涂层的非常古老的方法。将部件放置在粘合剂粉末床中，所述粘合剂粉末是能够在高温下产生反应性气氛的产物混合物。必须将该粘合剂放置在待涂覆表面附近以产生在厚度和化学组成方面均匀的涂层。涂层通常通过用粘合剂粉末填充具有几厘米空穴的部件而在部件上产生。然而，当空穴具有微米级的特征尺寸和高的长宽比(长度/宽度的比例)时，引入粘合剂要复杂得多。这就是使用粉末的包埋类方法通常用于不具有或几乎不具有难以接近的区域的部件的原因。因此，面临的一个问题是改进在难以接近的表面，即具有空穴的表面上沉积涂层的方法。本专利技术的一个解决方案是一种在具有至少一个空穴的基材上沉积涂层的方法，其包括以下连续步骤:a)研磨活化剂粉末和待沉积于基材上的金属或合金粉末的步骤；b)使在步骤a)中研磨的粉末与液体混合以形成悬浮液的步骤；c)酸洗(pickling)待涂覆基材部分的步骤；d)将悬浮液施加至待涂覆基材部分的步骤；e)在150-400°C的温度下加热基材-悬浮液组合体(assembly)并持续20-60分钟，从而至少部分移除液体的第一步骤；f)在500°C至待沉积的金属或合金中的最不耐熔元素的熔点的温度下加热由步骤e)得到的基材-悬浮液组合体并持续1-10小时，从而使活化剂与待沉积的金属或合金反应的第二步骤；g)移除粉状残留物的步骤；以及h)回收基材-涂层组合体的步骤。根据一个替换方案，本专利技术方法是一种在具有至少一个空穴的基材上沉积涂层的方法，其包括以下连续步骤:a)研磨酸洗恪剂(pickling flux)粉末和待沉积于基材上的金属或合金粉末的步骤；b)使步骤a)中研磨的粉末与液体混合以形成悬浮液的步骤；c)酸洗待涂覆基材部分的步骤；d)将悬浮液施加至待涂覆基材部分的步骤；e)在50-300°C的温度下加热基材_悬浮液组合体并持续30分钟到5小时，从而至少部分移除液体的第一步骤；f)在酸洗熔剂的熔点以上的温度下加热由步骤e)得到的基材-悬浮液组合体并持续20分钟到6小时，从而使酸洗熔剂与待沉积的金属或合金反应的第二步骤；g)移除酸洗熔剂粉末残留物的步骤；以及h)回收基材-涂层组合体的步骤。活化剂是与待沉积元素的前体形成气态物质的化合物。该气态物质随后将沉积于待涂覆部件表面以形成涂层。活化剂可以是氟化物或氯化物。取决于情况，本专利技术的两个方法可具有一个或多个以下特征:-步骤e)在每X分钟更新的气氛下进行，其中I分钟<X < 20分钟；-步骤f)在静态惰性气体气氛下进行，其中惰性气体例如是氩气；-在步骤b)中将至少一种有机化合物加入混合物；-该有机化合物选自粘结剂、润滑剂和分散剂；-所述方法在步骤e)和步骤f)之间包括步骤i):在400°C至待沉积的金属或合金中的最不耐熔元素的熔点的温度下加热由步骤e)得到的基材-悬浮液组合体并持续1-10小时，从而移除或降解有机化合物；-步骤i)在每X分钟更新的气氛下进行，其中I分钟彡20分钟；-施加步骤d)通过在悬浮液中浸渍基材；通过将悬浮液注入基材空穴；或通过将悬浮液刷涂施加至基材空穴而进行；-移除残留物的步骤g)通过振摆或用水溶液洗涤而进行；-所述方法在步骤h)后包括使基材-涂层组合体在900-1200°C的温度下加热并持续1-5小时的最后步骤；-基材具有最小当量直径^^的空穴并进行研磨步骤a)，从而仅得到具有当量直径d的颗粒，其中d彡ecm/10 ；-在步骤h)中回收的基材-涂层组合体的涂层具有5-200μ m，优选5-80 μ m，更优选20-60 μ m的厚度；-基材选自金属基材，例如基于铁或镍的金属基材，由合金制成或由超合金制成的基材，复合基材，包含一种或多种金属和/或合金和/或超合金(其含有Ni以与沉积的Al反应并形成NiAl)。基材选自管、涡轮叶片、热交换器、反应器交换器、贮存容器等的内侧，优选金属热交换器。粘合剂颗粒的尺寸可由激光粒径分析或筛选测量以确保没有粘合剂颗粒或粘合剂颗粒的聚集体超过所需尺寸。解聚步骤可能是必须的，以“破坏”可能超过所需尺寸的单个颗粒的聚集体。颗粒的尺寸通常在I μ m至1_，优选I μ m至100 μ m的范围内。当量直径定义为内接在接近待涂覆表面的最小横切面内的圆柱或圆的直径。具体而言，所述待涂覆表面无需具有标准形状。图1示意性地显示了本专利技术方法的各个步骤。第一步(步骤a)是研磨活化剂粉末和待沉积于基材上的金属或合金粉末的步骤。该研磨步骤可得到适合于待涂覆部件的粒度。优选基材具有最小当量直径e?的空穴且进行研磨步骤a)，从而仅得到具有当量直径d的颗粒，其中d ( ecn/10o这些粉末必须能够在液相中均匀地分散。聚集体的存在可导致阻塞基材空穴的入口。主要的困难在于在同一悬浮液中分散具有不同性质的粉末以得到元素在悬浮液中的均匀分散以及均匀沉积。第二步(步骤b)是将步骤a)中研磨的粉末与液体混合以形成悬浮液的步骤。可将粘结剂或润滑剂类型的有机化合物加入悬浮液，特别促进在待涂覆表面上的润湿并控制沉积的厚度。还必须使悬浮液的特当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在具有至少一个最小当量直径ecm的空穴的基材上沉积涂层的方法，包括以下连续步骤：a)研磨活化剂粉末和待沉积于基材上的金属或合金粉末的步骤；b)使在步骤a)中研磨的粉末与液体混合以形成悬浮液的步骤；c)酸洗待涂覆基材部分的步骤；d)将悬浮液施加至待涂覆基材部分的步骤；e)在150‑400℃的温度下加热基材‑悬浮液组合体并持续20‑60分钟，从而至少部分移除液体的第一步骤；f)在500℃至待沉积的金属或合金中的最不耐熔元素的熔点的温度下加热由步骤e)得到的基材‑悬浮液组合体并持续1‑10小时，从而使活化剂与待沉积的金属或合金反应的第二步骤；g)移除粉状残留物的步骤；以及h)回收基材‑涂层组合体的步骤，其中进行研磨步骤a)，从而仅得到具有当量直径d的颗粒，其中d≤ecm/10。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·里歇，T·马泽，M·维拉西，S·马蒂厄，
申请(专利权)人：乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司，科学研究国家中心，洛林大学，
类型：发明
国别省市：法国;FR