一种硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及冶金涂层领域，尤其涉及一种硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002]解决材料耐海水腐蚀的途径有多种，表面涂层防护是一种常用的方法。在该领域，除了应用广泛的有机涂层外，热喷涂锌铝合金层也是常用的海洋钢构长效防腐蚀方法。但是热喷涂需要严格的表面前处理，在潮湿的海洋大气中施工受到一定限制。另外有机涂层和热喷涂锌铝合金防腐层的抗冲击磨损性能很差。
[0003]等离子束表面冶金技术以等离子弧为热源，采用同步送粉方式，在钢铁等材料表面熔覆一层合金层，具有成分可调范围大、不需要严格前处理，涂层致密均匀无孔隙、与基体呈冶金结合等优点。等离子束表面冶金涂层已大量成功应用于高耐磨和耐冲击场合，是一种发展前景广阔的金属表面高抗冲击抗磨损保护新技术。《铁基高铬等离子束表面冶金涂层耐海水腐蚀性能》一文使用铁、铬等元素进行等离子束表面冶金技术喷涂，得到的涂层具有较好的耐腐蚀性、致密性，但是还是存在易剥落、耐腐蚀性不够持久，耐磨性差，耐冲击性不好，抗菌抗污性差等缺点，需要改进。
[0004]《TiAl-B4C复合材料耐海水腐蚀性研究》一文通过热压烧结制备的10wt%?40wt% TiAl含量的TiAl /B4C复合材料在天然海水中进行60天的全浸实验，通过SEM对试样的腐蚀形貌进行观察表征，XRD分析相结构对腐蚀过程进行推测，结合电化学阻抗测试对试样耐腐蚀能力的强弱进行具体定量化的分析。结论表明，TiAl /B4C具有良好的抗海水腐蚀性能，而且质量轻，耐磨性好，抗氧化性好，具有金属和陶瓷相结合的特性，将该材料用于船侧板的冶金涂层将会对涂层的性能产生有益的影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层及其制备方法，该涂层耐磨性能好，结合强度高，具有较高的推广和应用价值。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉2.1-2.3、络粉22-23、银粉4-4.2、石圭粉2.5-2.8、棚粉0.3-0.4、铁粉40-42、TiAl粉末10-12、B4C粉末20-21、纳米碳0.7-0.9、埃洛石纳米管1.1-1.3、硅酸铝陶瓷纤维3-4、金刚石微粉0.6-0.8。
[0007]所述的硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层，其特征在于:
(I)将TiAl粉末与B4C粉末、埃洛石纳米管、硅酸铝陶瓷纤维进行球磨混合，送入真空炉，在1580-1630 °C，相对应压力为14 MPa-17 MPa条件下，保温30-60 min，取出，水冷，破碎，再进行球磨，至粒径小于130 μ m，得到粉末； (2)将其他剩余成分与第(I)步得到的粉末混合，进行球磨至粒径为60-180μ m，得到铁基陶瓷混合粉末；
(3)将灰铸铁表面去除表面氧化物，用等离子束表面冶金设备将铁基陶瓷混合粉末喷涂到灰铸铁基体上，涂层厚度为3-5mm，即得。
[0008]本发明的有益效果
本发明冶金涂层使用了铁基高铬材料，具有优异的耐海水腐蚀性能；通过使用TiAl、B4C,通过合金化处理，使得陶瓷相和金属相紧密结合，提高了与铁基材料的结合性、耐海水腐蚀性、耐冲击性和耐磨性；通过使用纳米碳、埃洛石纳米管、硅酸铝陶瓷纤维、金刚石微粉，显著地提高了涂层的耐磨性能和结合强度，具有较高的推广和应用价值。
【具体实施方式】
[0009]—种硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层，由下列重量份(公斤)的原料制成:石墨粉2.2、铬粉21、镍粉4.1、硅粉2.7、硼粉0.3、铁粉42、TiAl粉末IUB4C粉末21、纳米碳0.9、埃洛石纳米管1.2、硅酸铝陶瓷纤维3.5、金刚石微粉0.7。
[0010]所述的硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层，其特征在于:
(1)将TiAl粉末与B4C粉末、埃洛石纳米管、硅酸铝陶瓷纤维进行球磨混合，送入真空炉，在1630 °C，相对应压力为17 MPa条件下，保温40 min，取出，水冷，破碎，再进行球磨，至粒径小于130 μ m，得到粉末；
(2)将其他剩余成分与第(I)步得到的粉末混合，进行球磨至粒径为60-180μ m，得到铁基陶瓷混合粉末；
(3)将灰铸铁表面去除表面氧化物，用等离子束表面冶金设备将铁基陶瓷混合粉末喷涂到灰铸铁基体上，涂层厚度为3mm，即得。
[0011]实验数据:
该实施例涂层表面平整，冶金层内部组织均匀、细密，无宏观裂纹和氧化物夹渣，气孔较少，在人工海水中浸泡160小时后完成不被腐蚀。
[0012]通过实验分别考核了涂层在氧化、氯化、硫化气氛中在450°C高温下的热腐蚀性能，同时将灰铸铁基体和本发明对比试样，涂层厚度为4_，试验在空气电阻炉中进行，试样每隔10小时利用电子称重，除氧化腐蚀试验以外，其它的两种腐蚀试验均需喷淋腐蚀试剂后，与氧化腐蚀的试样一同放回炉中加热并称重，记录称重数据后再进行下一周测试，试验共进行20个周期，其中，氯化试验采用5%NaCl水溶液喷淋，硫化试验采用摩尔比为7:3的Na2S207+K2S207饱和水溶液涂覆，试验证明，本发明的耐腐蚀寿命是普通灰铸铁船用侧板的4倍。
【主权项】
1.一种硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层，其特征在于由下列重量份的原料制成:石墨粉2.1-2.3、络粉22-23、银粉4-4.2、娃粉2.5-2.8、硼粉0.3-0.4、铁粉40-42、TiAl粉末10-12、B4C粉末20-21、纳米碳0.7-0.9、埃洛石纳米管1.1-1.3、硅酸铝陶瓷纤维3-4、金刚石微粉0.6-0.8。2.根据权利要求1所述的硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层，其特征在于: (1)将TiAl粉末与B4C粉末、埃洛石纳米管、硅酸铝陶瓷纤维进行球磨混合，送入真空炉，在1580-1630 °C，相对应压力为14 MPa-17 MPa条件下，保温30-60 min，取出，水冷，破碎，再进行球磨，至粒径小于130 μ m，得到粉末； (2)将其他剩余成分与第(I)步得到的粉末混合，进行球磨至粒径为60-180μ m，得到铁基陶瓷混合粉末； (3)将灰铸铁表面去除表面氧化物，用等离子束表面冶金设备将铁基陶瓷混合粉末喷涂到灰铸铁基体上，涂层厚度为3-5mm，即得。
【专利摘要】一种硅酸铝陶瓷纤维增强的铁基高铬陶瓷复合船侧板涂层，由下列重量份的原料制成：石墨粉2.1-2.3、铬粉22-23、镍粉4-4.2、硅粉2.5-2.8、硼粉0.3-0.4、铁粉40-42、TiAl粉末10-12、B4C粉末20-21、纳米碳0.7-0.9、埃洛石纳米管1.1-1.3、硅酸铝陶瓷纤维3-4、金刚石微粉0.6-0.8。本发明冶金涂层通过使用TiAl、B4C，通过合金化处理，使得陶瓷相和金属相紧密结合，提高了与铁基材料的结合性、耐海水腐蚀性、耐冲击性和耐磨性；通过使用纳米碳、埃洛石纳米管、硅酸铝陶瓷纤维、金刚石微粉，显著地提高了涂层的耐磨性能和结合强度，具有较高的推广和应用价值。
【IPC分类】C23C4/06, C22C30/00, C22C32/00
【公开号】CN105002453
【申请号】CN201510313442
【发明人】张家俊
【申请人】马鞍山市兴隆铸造有限公司
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月10日