一种防腐防污铜-镍-银熔覆层的制备方法技术

一种防腐防污铜

【技术实现步骤摘要】
一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法


[0001]本专利技术属于激光表面改性
，涉及一种在材料表面制备合金熔覆层的制备方法，特别是涉及一种耐蚀防污铜
‑
镍
‑
银激光熔覆层的制备方法。

技术介绍

[0002]对于海洋工程中的金属零部件，普遍承受着海水腐蚀和海生物污损的破坏，其中海洋污损更为严重。因此，海洋工程中的金属构件需采用表面防护处理。其中，最有效的防护方法就是在金属表面施加保护涂层。
[0003]可应用于海洋工程的金属防护涂层包括铜基、镍基、钴基、铁基和金属基复合涂层等，涂装方法主要为热喷涂和电镀。一般来说，涉及热喷涂和电镀等工艺的涂层，都不同程度地存在涂层附着力不强问题，因而这类涂层都较难满足海洋工程尤其是作为动力系统的船舶螺旋桨服役工况的要求。况且，上述涂层除铜基外，其他金属涂层因防污性有限或不具备防污性，很难作为耐蚀防污涂层应用。
[0004]从防污效果看，防污、抗菌性最好的金属离子有银、铜、镍等离子，这也正是铜镍合金、银合金具有良好防污性的原因所在，银、铜也常被加入到金属和涂层中以呈现良好的抗菌性。从耐蚀性考虑，铜镍合金如白铜（B30和B10）有良好耐海水腐蚀性能，被广泛应用于船舶冷却水管路、海上采油平台的消防水管路、滨海电厂的热交换器以及海水淡化多级闪蒸装置的盐水加热器等海水管路系统。银也常作为合金化元素，被用来改善钢材等结构材料的抗点蚀性能。但是，银在铜和镍中的溶解度都非常小，室温下的溶解度接近于0。因此，银与它们只能形成双相合金，在海水中，这类合金会出现严重的电偶腐蚀，导致耐蚀性变差，故不能作为耐蚀涂层在实际中应用。
[0005]激光熔覆是制备高性能耐磨、耐蚀金属涂层的先进技术，已广泛用于制备冶金、石化、电力、航空、航天等领域的金属构件表面防护涂层。与熔焊技术相比，激光熔覆涂层为快速凝固组织，合金元素固溶度高，具有组织细小，成分偏析小，热影响区小，与基体界面为冶金结合等突出优点。对于极端苛刻工况条件下的耐磨耐蚀应用，激光熔覆涂层的优势尤为明显。尽管银在铜、镍中的溶解度非常低，但激光熔池的快速冷却（高达10
6 K/s）会使银的溶解度大幅提高，得到平衡态无法形成的铜
‑
镍
‑
银固溶体。本专利技术公布了一种激光熔覆法制备铜
‑
镍
‑
银合金涂层的制备方法，研究结果显示，在接种海洋微生物的模拟海水中，该铜
‑
镍
‑
银涂层耐蚀和防污性能均明显优于铝青铜基体和B10、B30合金，显示出良好的应用前景。迄今为止，有关激光熔覆防污涂层的报道还非常稀少，尚不见激光熔覆铜
‑
镍
‑
银涂层，应用于耐蚀防污领域的报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法。该方法制得的涂层为快速凝固组织，涂层中的银含量达2%~4%，明显高于平衡态组织成分，涂层呈现出增强的耐蚀防污特性。
[0007]一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1、一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的原料粉末，其组分的质量百分含量为：铜57.0~86.7，镍10.0~35.0，银0.1~8.0，铁1.0~2.0，锰0.5~1.8。将上述原料粉末置于密封容器中，放入混料机中混合5~8小时；2、激光熔覆以铝青铜板为基体，先用200号砂纸将基体表面打磨至平整光洁，经丙酮和无水乙醇除油后，烘干；然后，将步骤1所得原料粉末在基体上均匀预敷1.0~2.0毫米；再后，采用激光熔覆工艺制备铜
‑
镍
‑
银熔覆层。激光熔覆所用激光器为3千瓦半导体激光器（中心波长为980纳米），熔覆工艺参数为：功率1.8~2.6千瓦，光斑直径2~4毫米，扫描速度600~1200毫米每分钟，搭接率20%~50%，保护气氛为氩气。在激光熔覆过程中，最好用循环冷却水冷却基体。由此得到所述防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层。
[0008]所述的一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，其所述的原料粉末为惰性气体雾化粉末，形状为近球形，粒度为60~150微米。
[0009]所述的一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，其所述的银粉末以铜银合金粉形式加入，其质量百分含量为：银71.0~73.0，氧≤0.05，余为铜。
[0010]所述的一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，其所述的铜、镍、铁和锰粉末纯度为99.5%。
[0011]本专利技术的优点与效果是：本专利技术提供一种耐蚀防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，采用激光熔覆工艺制备。所制备的耐蚀防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层为铜镍银固溶体或少量细小银颗粒弥散的铜镍银固溶体，组织细小，无裂纹及气孔等缺陷。由于激光熔覆层为快速凝固组织，涂层中固溶的银含量可高达2%~4%，远高于铜银合金、镍银合金平衡相图中的含量（近似于0）。经耐蚀性和防污性检测，与海洋工程领域广泛应用的耐蚀防污铜
‑
镍合金（B30和B10）以及铝青铜基体相比，所制备熔覆层具有更高的耐海水腐蚀性能和抗海洋微生物污损性能，可作为海洋工程领域金属零部件的耐蚀防污涂层应用。所制备熔覆层良好的耐蚀性以及铜、镍和银离子的协同防污作用，不仅可使基体寿命大幅延长，并且防污作用广谱高效、安全持久。
具体实施方式
[0012]实施例1一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，包括如下步骤：1、一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的原料粉末，其组分的质量百分含量为：铜65.0，镍32.0，银1.5，铁1.0，锰0.5。将上述原料粉末置于密封容器中，放入混料机中混合5小时。所述原料粉末为惰性气体雾化粉末，形状为近球形，粒度为60~150微米。所述银粉末以铜银合金粉形式加入，其质量百分含量为：银72.1，氧≤0.05，余为铜。所述铜、镍、铁和锰粉末纯度为99.5%；2、激光熔覆以锰铝青铜板为基体，先用200号砂纸将基体表面打磨至平整光洁，经丙酮和无水乙醇除油后，烘干；然后，将步骤1所得原料粉末在基体上均匀预敷1.5毫米；再后，采用激光熔覆工艺制备铜
‑
镍
‑
银熔覆层。激光熔覆所用激光器为3千瓦半导体激光器（中心波长为980纳米），熔覆工艺参数为：功率2.0千瓦，光斑直径3毫米，扫描速度700毫米每分钟，搭接率30%，保护气氛为氩气。在激光熔覆过程中，最好用循环冷却水冷却基体。由
此得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，其特征在于，一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的制备方法，包括如下步骤：（1）一种防腐防污铜
‑
镍
‑
银熔覆层的原料粉末，其组分的质量百分含量为：铜57.0~86.7，镍10.0~35.0，银0.1~8.0，铁1.0~2.0，锰0.5~1.8，将上述原料粉末置于密封容器中，放入混料机中混合5~8小时；（2）激光熔覆以铝青铜板为基体，先用200号砂纸将基体表面打磨至平整光洁，经丙酮和无水乙醇除油后，烘干；然后，将步骤（1）所得原料粉末在基体上均匀预敷1.0~2.0毫米；再后，采用激光熔覆工艺制备铜
‑
镍
‑
银熔覆层，激光熔覆所用激光器为3千瓦半导体激光器（中心波长为980纳米），熔覆工艺参数为：功率1....

【专利技术属性】
技术研发人员：贺春林，冯海东，付馨莹，房博文，霍嘉翔，贺有年，马国峰，
申请(专利权)人：沈阳大学，
类型：发明
国别省市：