一种耐高温盐酸腐蚀涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及耐腐蚀涂层技术领域，具体涉及一种耐高温盐酸腐蚀涂层及其制备方法，包括以下步骤：S1：喷涂粉末制备：借助真空气雾化的方法，将Ni

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温盐酸腐蚀涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及耐腐蚀涂层
，具体涉及一种耐高温盐酸腐蚀涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]伴随着石油、化工、医药、清洁能源等行业的大力发展，材料设备所处的介质环境愈来愈复杂，对工程材料的耐腐蚀性能提出了越来越高的要求。而在工程设计中，经常能遇到以盐酸为反应介质的工况。在盐酸介质中，大多数常用的金属和合金都难以抵挡他的侵蚀。当盐酸的温度/浓度较高或介质中存在空气、FeCl3等氧化性盐类时，腐蚀条件变得非常恶劣，腐蚀现象更为严重。
[0003]虽然单从耐蚀性角度来考虑，一些非金属材料在盐酸介质中比金属材料具有更加优良的耐腐蚀特性，但从机械加工、耐磨、热稳定性等综合性能考虑，金属材料要优于非金属材料，应用也广泛得多。而一些常见金属材料由于其耐腐蚀性差而无法使用，钛、锆、钽等极少数的特殊金属具有极强钝化的倾向，在盐酸环境有非常好的腐蚀防护作用，但是该类材料价格极为昂贵，这极大的限制了其实际应用。镍基、钼基等合金具有较强的热力学稳定性，也是经常用到的耐盐酸腐蚀材料，但该类材料的价格依然昂贵，直接使用这些材料制造成设备或结构件，将大幅度提升成本。
[0004]因此，研制开发出一种新型的、制备工艺简单的、与球墨铸铁等基体有着良好结合强度、具备高性能的耐高温盐酸腐蚀防护的涂层，对于“价格低廉”的球墨铸铁和其他钢铁材料制设备及零部件的抗腐蚀应用具有重要的技术价值和应用前景。
[0005]鉴于上述缺陷，本专利技术创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决如何制备与球墨铸铁等基体有良好结合强度、具备耐高温盐酸腐蚀防护的高性能涂层，提供了一种耐高温盐酸腐蚀涂层及其制备方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术公开了一种耐高温盐酸腐蚀涂层，所述涂层为Ni
‑
Mo基高温合金涂层，包括以下成分：Mo：28wt.％、Fe：1.5wt.％、Cr：0.5wt.％、其余为Ni。
[0008]本专利技术还公开了上述耐高温盐酸腐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1：使用丙酮对Ni
‑
Mo基高温合金块体表面进行清洗，经真空气雾化造粉得到粒度为15
‑
45μm的球形粉末；
[0010]S2：制备Ni
‑
Mo基高温合金涂层：喷砂预处理基体表面，然后对喷涂粉末进行80
±
10℃、2小时以上的预热，对经过喷砂处理的基体进行超音速火焰喷涂；
[0011]S3：对超音速火焰喷涂后的涂层试样进行真空热处理强化，得到耐高温盐酸腐蚀涂层，按照粗糙度要求对表面进行处理。。
[0012]所述步骤S1中在真空气雾化过程中，利用真空泵使熔炼室及雾化室内的真空度低于0.01Pa，N2为气雾化用气，设置出炉温度1600℃、雾化压力5MPa、漏嘴内径4.5mm。
[0013]所述步骤S1中喷砂预处理后基体表面粗糙度为0.1～0.3μm，喷砂参数设置为：喷砂材料为24目白刚玉，喷枪角度90
±
10
°
，空气压力5kg/cm2，喷枪到冷轧辊表面距离450～550mm。
[0014]所述步骤S2中的基体为球墨铸铁。
[0015]所述步骤S3中超音速火焰喷涂后的涂层厚度为300μm，喷涂的参数设置为：送粉率80g/min、煤油流量28m3/h、氧气流量53m3/h、喷涂距离350mm、喷枪移动速度800mm/s、喷涂遍数为14～16遍。
[0016]所述步骤S3中真空热处理参数为：温度850℃、时间3h。
[0017]本专利技术还公开了上述耐高温盐酸腐蚀涂层在球墨铸铁和其他钢铁材料制设备及零部件的抗腐蚀领域中的应用。
[0018]与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：本专利技术将Ni
‑
Mo基高温合金块体通过真空气雾化的方式制备成喷涂粉末，并通过超音速火焰喷涂的方法在球墨铸铁表面成功制备出优质涂层，后进行真空热处理强化，并在此基础上进一步优化热处理参数。通过严格调控热处理温度和时间，避免了球墨铸铁基体的C、Fe相在涂层中的过度扩散，进而降低涂层腐蚀性能。在优化参数的热处理后，涂层中的裂纹、孔隙等缺陷减少，涂层内部变得致密，涂层与基体之间的结合方式由机械结合转变为冶金结合，进而提高涂层/基体的结合强度，涂层内部颗粒间冶金结合的形成，十分有利于涂层的韧性的提升。此外，无论是喷涂温度较低的超音速火焰喷涂还是喷后真空热处理，均不会引入杂质也极大避免了涂层的氧化，且成本低廉、便于实现自动化、工艺重复性好。
[0019]本专利技术中的耐高温盐酸腐蚀涂层及其制备方法，制备出的涂层性能良好，其中与喷涂态的Ni
‑
Mo基高温合金涂层相比，经喷后真空热处理强化的涂层内部缺陷减少，涂层结合强度显著提升，韧性显著提升，涂层耐高温盐酸腐蚀性显著提升。具体表现为：
[0020]在优化参数的真空热处理强化后，涂层与基体的界面结合形式发生改变，由机械结合转变为冶金结合，结合强度从57MPa提高并超过70MPa(胶断)；涂层的组织缺陷明显减少，孔隙率由1.27％下降到0.3％；优化参数的真空热处理涂层耐高温盐酸腐蚀的能力遥遥领先喷涂态涂层。
附图说明
[0021]图1为本专利技术中所用Ni
‑
Mo基高温合金喷涂粉末的表面形貌图；
[0022]图2为本专利技术中超音速火焰喷喷涂态及各热处理态涂层的组织结构图：(a)喷涂态，(b)550℃*3h热处理态，(c)700℃*3h热处理态，(d)850℃*3h热处理态，(e)950℃*3h热处理态及其EDS元素分布图；
[0023]图3为本专利技术中超音速火焰喷涂态及各热处理态涂层的XRD；
[0024]图4为本专利技术中超音速火焰喷涂态及各热处理态涂层的在高温盐酸环境下(温度：60℃，浓度：15wt.％)的电化学极化曲线；
[0025]图5为本专利技术中超音速火焰喷涂态及各热处理态涂层的在高温盐酸环境下(温度：60℃，浓度：15wt.％)的电化学阻抗谱(EIS)。
具体实施方式
[0026]以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0027]实施例1
[0028]使用丙酮对Ni
‑
Mo基高温合金块体表面进行清洗，通过真空气雾化的方式进行造粉，在真空气雾化过程中，利用真空泵使熔炼室及雾化室内的真空度低于0.01Pa，N2为气雾化用气，设置出炉温度1600℃、雾化压力5MPa、漏嘴内径4.5mm。最终，通过筛分得到粒度15～45μm的球形粉末。
[0029]Ni
‑
Mo基高温合金涂层制备的主要步骤包括：
[0030]1)使用24目白刚玉对基体球墨铸铁进行喷砂处理，喷枪角度90
±
10
°
，空气压力5kg/cm2，喷枪到冷轧辊表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温盐酸腐蚀涂层，其特征在于，所述涂层为Ni
‑
Mo基高温合金涂层，包括以下成分：Mo：28wt.％、Fe：1.5wt.％、Cr：0.5wt.％、其余为Ni。2.一种如权利要求1所述的耐高温盐酸腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：使用丙酮对Ni
‑
Mo基高温合金块体表面进行清洗，经真空气雾化造粉得到粒度为15
‑
45μm的球形粉末；S2：制备Ni
‑
Mo基高温合金涂层：喷砂预处理基体表面，然后对喷涂粉末进行80
±
10℃、2小时以上的预热，对经过喷砂处理的基体进行超音速火焰喷涂；S3：对超音速火焰喷涂后的涂层试样进行真空热处理强化，得到耐高温盐酸腐蚀涂层。3.如权利要求2所述的一种耐高温盐酸腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中在真空气雾化过程中，利用真空泵使熔炼室及雾化室内的真空度低于0.01Pa，N2为气雾化用气，设置出炉温度1600℃、雾化压力5MPa、漏嘴内径...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨康，张世宏，陈诚，刘侠，薛召露，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：