【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料防腐，具体涉及一种高si含量冷喷al-mg-si复合涂层及其制备方法。
技术介绍
1、腐蚀是造成钢铁材料失效的主要原因之一。对于长期处于海洋大气环境等恶劣环境中的海洋设备的结构材料来说，腐蚀防护尤为重要。钢铁防护手段较多，应用最广的为金属防护涂层。冷喷涂是利用高压气体携带粉末颗粒从轴向进入喷枪产生超音速气流，粉末颗粒经气流加速后在完全固态下撞击到基体表面，产生较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层的一种喷涂技术。相对于热浸镀、热喷涂、激光熔覆等涂层技术，冷喷涂所需要的工作温度较低，制备涂层过程中的相变、氧化、晶粒长大等现象得到了有效的改善。
2、由于al储量丰富，且钝化作用明显，成为了金属防护涂层的首选材料之一。但是al涂层在海水中钝化膜会被cl-破坏最终发展成点蚀，为了改善al的阳极性能，常加入mg、si等元素。添加适量的mg元素不仅可以提高涂层的牺牲能力，还可以减少腐蚀产物的堆积生成较为坚硬的壳状保护层大大提高涂层耐蚀性与使用寿命。si的添加可以形成致密的保护膜，有效切断水、氧气与金属的接触，抑制腐蚀速率。特别是在金属断面部分，由于切割面会露出金属底材，初期可能会生红锈，但随着时间的推移，si的作用会使得镀敷层成分溶出，形成致密的保护膜，从而抑制断面的腐蚀。
3、“the effect of mg and si content on the microstructure,texture andbendability of al-mg-si alloys”中公开的al-mg-si材料存
4、(1)组织稳定性问题：当合金中的某些元素(如锶)含量过高时，会生成针状相，这些相在晶界处偏聚，会降低合金的导电性能和力学性能。
5、(2)成形性较差：铝合金的成形性相对较差，尤其是在进行某些特定成形过程(如180°翻边成形)时容易出现开裂。这主要是由于合金的织构、含fe相的形貌、尺寸和数量、再结晶晶粒尺寸以及晶界析出相等因素的影响。
6、(3)加工过程中的性能变化：在加工过程中，如固溶处理、时效处理等，合金的性能会受到多种因素的影响，如温度、时间等。不适当的处理条件可能导致合金性能下降，如过烧现象、析出相分布不均等。
7、(4)合金元素的影响：合金中元素的含量和种类对合金的性能有显著影响，例如cu含量增加会降低其塑性等。
8、因此，在保证优良成型性能与铸造性能的基础上，研制兼具较高强度和优良耐蚀性能的al-mg-si材料，对船舶领域的发展有重要意义。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种高si含量冷喷al-mg-si复合涂层及其制备方法。
2、高si含量冷喷al-mg-si复合涂层的制备方法，具体步骤如下：
3、(1)对基体进行预处理；
4、先使用丙酮超声清洗去除油污，再使用白钢玉进行喷砂处理，去除铁锈并增大基体表面粗糙度，其中，基体包括钢q235。
5、(2)在预处理后的基体上冷喷涂复合粉末；
6、复合粉末是以球形al粉、mg粉、si粉和al2o3陶瓷粉末为原料(所有原料购买自北京天城宇公司)得到的；
7、其中，复合粉末按照元素质量百分比计的组成为，al为70-85wt.％，mg为7-10wt.％，si为5-20wt.％，al2o3陶瓷粉末添加量为球形al粉、mg粉、si粉总质量的10％wt。
8、复合粉末是采用机械混合搅拌法将铝粉、镁粉、硅粉及al2o3陶瓷粉末进行充分均匀混合，混合时间不少于30min，然后，将粉末装袋抽真空后置于70℃真空干燥箱中干燥2小时得到的。
9、冷喷涂过程中，送粉气体及工作气体为压缩空气，喷涂角度为90°，气体压力为0.99mpa，气体加热温度为400℃，送粉量为50g/min。
10、冷喷涂进行时喷枪距离基体表面的距离为12mm，喷枪与基体的相对移动速度为5～8mm/s。
11、(3)将al-mg-si复合涂层真空封装，然后在400-600℃下进行扩散退火热处理8小时，取出空冷至室温，制得热处理后的涂层。
12、本专利技术得到的冷喷al-mg-si复合涂层应用于大气、海洋多种复杂环境的钢材长期防腐。
13、本专利技术有益效果：
14、(1)本专利技术采用冷喷涂技术制备涂层时工作温度低，具有低温下固态沉积的特点，对基体的热影响小，喷涂过程中无氧化、晶粒生长、相变发生，残余拉应力低等特点。
15、(2)本专利技术采用冷喷的工艺方法制备目标涂层，工艺简单；加入的al2o3陶瓷相粉末，可以降低涂层孔隙率，使组织致密度增加。
16、(3)本专利技术加入适量的si元素，进一步增强了涂层的防护效果，提高了涂层抑制腐蚀速率的能力并改善复合材料的力学性能。
17、(4)本专利技术中涂层在所选退火温度下进行热处理可以增强涂层性能，并未对机体本身性能产生影响。
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1.一种高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层，其特征在于：所述高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层是将球形Al粉、Mg粉、Si粉和Al2O3陶瓷混合粉末通过冷喷涂在预处理基体上，再经热处理后得到的涂层。
2.如权利要求1所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层，其特征在于：所述高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层按照元素质量百分比计的组成为，Al为70-85wt.％，Mg为7wt-10.％，Si为8-20wt.％，Al2O3陶瓷粉末添加量为球形Al粉、Mg粉、Si粉总质量的10％wt。
3.一种如权利要求1所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
4.如权利要求3所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述对基体进行预处理为：先使用丙酮超声清洗去除油污，再使用白钢玉进行喷砂处理，去除铁锈并增大基体表面粗糙度，其中，基体包括钢Q235。
5.如权利要求3所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述复合
6.如权利要求3所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述冷喷涂过程中，送粉气体及工作气体为压缩空气，喷涂角度为90°，气体压力为0.99MPa，气体加热温度为400℃，送粉量为50g/min。
7.如权利要求3所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述冷喷涂过程中，冷喷涂进行时喷枪距离基体表面的距离为12mm，喷枪与基体的相对移动速度为5～8mm/s。
8.如权利要求3所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述扩散退火热处理为：在400-600℃下进行扩散退火热处理8小时。
9.一种如权利要求1所述的高Si含量冷喷Al-Mg-Si复合涂层的应用，其特征在于：所述复合涂层用于大气、海洋复杂环境的钢材长期防腐。
...【技术特征摘要】
1.一种高si含量冷喷al-mg-si复合涂层，其特征在于：所述高si含量冷喷al-mg-si复合涂层是将球形al粉、mg粉、si粉和al2o3陶瓷混合粉末通过冷喷涂在预处理基体上，再经热处理后得到的涂层。
2.如权利要求1所述的高si含量冷喷al-mg-si复合涂层，其特征在于：所述高si含量冷喷al-mg-si复合涂层按照元素质量百分比计的组成为，al为70-85wt.％，mg为7wt-10.％，si为8-20wt.％，al2o3陶瓷粉末添加量为球形al粉、mg粉、si粉总质量的10％wt。
3.一种如权利要求1所述的高si含量冷喷al-mg-si复合涂层的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：
4.如权利要求3所述的高si含量冷喷al-mg-si复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述对基体进行预处理为：先使用丙酮超声清洗去除油污，再使用白钢玉进行喷砂处理，去除铁锈并增大基体表面粗糙度，其中，基体包括钢q235。
5.如权利要求3所述的高si含量冷喷al-mg-si复合涂层的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂浩，施浩，刘亚，吴长军，彭浩平，王建华，苏旭平，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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