专利名称：一种不锈钢高温表面防护技术的制作方法
技术领域：
本发明属于金属防护领域，具体地说是涉及一种不锈钢高温表面防护技术。
背景技术：
不锈钢广泛应用于高温领域，这是由于不锈钢表面形成致密的保护性氧化铬层在 高温下可保护不锈钢基体免于进一步氧化。但在高温、氧化、腐蚀性环境的综合作用下，随 着服役时间的延长或温度的升高，不锈钢基体表层出现贫铬区，无法向外层氧化膜提供足 够的铬，致使表层的保护性氧化铬层逐渐转变为无保护性的Fe、Cr混合氧化物，造成不锈 钢的氧化烧损急剧加速，严重影响不锈钢构件的使用寿命。因此，寻找一种能对不锈钢提供 高温表面防护，延长其使用寿命的技术，有着重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种技术，其可对不锈钢提供高温表面防护，减轻高温氧 化/腐蚀环境对不锈钢构件的氧化腐蚀，延长在高温环境下服役的不锈钢构件的使用寿 命。本发明为实现上述目的所采用的技术方案是在不锈钢基材的表面涂覆玻璃涂 层，玻璃涂层的化学成分为(重量百分比)基体剂A SiO250 70基体剂B =Al2O310 20助熔剂K20、B2O3之一种或几种5 20密着剂Co0、FeO之一种或几种1 5辅助剂CaO、MgO、MnO2,TiO2 之一种或几种1 10玻璃涂层是首先将玻璃粉与水按1 1 5比例充分搅拌混合，获得浆料，然后浸 涂或喷涂于不锈钢构件表面，在30 60°C晾1 20小时，并在900 1200°C烧结20-300 分钟制得，玻璃涂层厚度为10 200微米。玻璃粉是将含所述组成的原料经加热炉熔化为均勻熔体，并冷却研磨制得，玻璃 粉的平均粒度小于30微米。玻璃涂层可对在1000 1300°C的高温、氧化、腐蚀环境下服役的镍铬系奥氏体不 锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢及沉淀硬化型不锈钢所制构件提供防护。本发明与其它防护涂层相比，涂覆工艺简单、成本低廉。利用氧化物玻璃材料优越 的耐高温、抗腐蚀和低热导率等性用所制备的高温表面防护涂层可以使不锈钢构件能够承 受更高的使用温度、提高其抗高温氧化和热腐蚀的能力，最终达到延长不锈钢构件使用寿 命的目的。
具体实施例方式实施例1
0Crl8Ni9是奥氏体不锈钢，在900°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按1 1比 例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于0Crl8Ni9不锈钢表面，在30°C晾1小时，并在900°C烧 结20分钟，制得厚为10 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的0Crl8M9不锈钢在1000°C表现 出良好的抗氧化能力，氧化20小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为0. 03mg/cm2 ；而未涂
覆玻璃涂层的0Crl8Ni9不锈钢在1000°C氧化3小时即见氧化皮剥落，氧化增重为0. 29mg/
2cm 。实施例1涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO CaO50 20 20 5 5实施例200Crl9Nil0是奥氏体不锈钢，在900°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按1 4 比例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于00Crl9Nil0不锈钢表面，在60°C晾20小时，并在 1200°C烧结300分钟，制得厚为200 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的00Crl9Nil0不 锈钢在1100°C表现出良好的抗氧化能力，氧化20小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为 0. 01mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂层的00Crl9Nil0不锈钢在1100°C氧化3小时即见氧化皮剥 落，氧化增重为0. 35mg/cm2。实施例2涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO MgO70 10 18 1 1实施例30Crl7Nil2Mo2是奥氏体不锈钢，在1000°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按 1 1比例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于0Crl7Nil2Mo2不锈钢表面，在40°C晾5小时， 并在1200°C烧结60分钟，制得厚为50μπι的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的0Crl7Nil2Mo2 不锈钢在1300°C表现出良好的抗氧化能力，氧化30小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为 0. 01mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂层的0Crl7Nil2Mo2不锈钢在1300°C氧化4小时即见氧化皮剥 落，氧化增重为0. 18mg/cm2。实施例3涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 B2O3 FeO MgO MnO260 20 5 5 5 5实施例40Crl8Ni9Ti是奥氏体不锈钢，在900°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按1 5 比例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于0Crl8Ni9Ti不锈钢表面，在50°C晾15小时，并在 1150°C烧结60分钟，制得厚为100 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的0Crl8Ni9Ti不锈钢 在1300°C表现出良好的抗氧化能力，氧化40小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为0. Img/ cm2 ；而未涂覆玻璃涂层的0Crl8Ni9Ti不锈钢在1300°C氧化2小时即见氧化皮剥落，氧化增 重为 1. 07mg/cm2。实施例4涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO FeO CaO MgO MnO2 TiO265 20 5 2 1 2 2 2 1
实施例5OCr 13是马氏体不锈钢，在800°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按1 1. 5比 例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于0Crl3不锈钢表面，在45°C晾18小时，并在900°C烧结 100分钟，制得厚为80 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的0Crl3不锈钢在1000°C表现出 良好的抗氧化能力，氧化20小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为0. 05mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂层的0Crl3不锈钢在1000°C氧化2小时即见氧化皮剥落，氧化增重为0. 80mg/cm2。实施例5涂层成分(重量百分比) SiO2 Al2O3 K2O B2O3 CoO MnO250 20 5 10 5 10实施例600Crl7是铁素体不锈钢，在700°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按1 1比 例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于00Crl7不锈钢表面，在40°C晾5小时，并在900°C烧结 150分钟，制得厚为50 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的00Crl7不锈钢在1150°C表现出 良好的抗氧化能力，氧化200小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为0. 09mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂层的00Crl7不锈钢在1150°C氧化2小时即见氧化皮剥落，氧化增重为0. 80mg/cm2。实施例6涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O B2O3 CoO FeO TiO268 15 12 1 112实施例70Crl7Ni7Al是沉淀硬化型不锈钢，在900°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按 1 2比例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于0Crl7Ni7Al不锈钢表面，在45°C晾10小时， 并在900°C烧结180分钟，制得厚为100 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的0Crl7Ni7Al 不锈钢在1300°C表现出良好的抗氧化能力，氧化40小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为 0. 07mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂层的0Crl7Ni7Al不锈钢在1300°C氧化3小时即见氧化皮剥 落，氧化增重为0. 93mg/cm2。实施例7涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O B2O3 CoO FeO CaO50 20 10 6 2 2 10实施例800Crl2是铁素体不锈钢，在800°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按1 3比 例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于00Crl2不锈钢表面，在50°C晾15小时，并在900°C烧结 200分钟，制得厚为70 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的00Crl2不锈钢在1000°C表现出 良好的抗氧化能力，氧化30小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为0. 02mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂层的00Crl2不锈钢在1000°C氧化2小时即见氧化皮剥落，氧化增重为1. 40mg/cm2。实施例8涂层成分(重量百分比)SiO2 A1203 K2O B2O3 CoO FeO MgO57 19 2 7 3 2 10实施例90Cr26Ni5Mo2是奥氏体-铁素体双相不锈钢，在1000°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按ι 4比例充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于0Cr26Ni5Mo2不锈钢表面，在55°C 晾20小时，并在1150°C烧结80分钟，制得厚为150 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的 0Cr26Ni 5Mo2不锈钢在1200°C表现出良好的抗氧化能力，氧化10小时未见涂层剥落和开 裂，氧化增重为0. 30mg/cm2 ；而未涂覆玻璃涂层的0Cr26Ni5Mo2不锈钢在1200°C氧化1小 时即见氧化皮剥落，氧化增重为2. 93mg/cm2。实施例9涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 K2O CoO MnO267 15 15 2 1实施例10lCrl3是马氏体不锈钢，在700°C以上氧化腐蚀严重。将玻璃粉与水按1 5比例 充分搅拌混合，获得浆料，喷涂于lCrl3不锈钢表面，在30°C晾10小时，并在1000°C烧结 100分钟，制得厚为180 μ m的玻璃涂层。涂覆玻璃涂层后的lCrl3不锈钢在1100°C表现出 良好的抗氧化能力，氧化20小时未见涂层剥落和开裂，氧化增重为0. 20mg/cm2 ；而未涂覆 玻璃涂层的lCrl3不锈钢在1100°C氧化3小时即见氧化皮剥落，氧化增重为1. 79mg/cm2。实施例10涂层成分(重量百分比)SiO2 Al2O3 B2O3 FeO CaO MgO MnO2 TiO255 20 20 1 1 1 1 1。
权利要求
1.一种不锈钢高温表面防护技术，其特征在于在不锈钢基材的表面涂覆玻璃涂层， 涂层的化学成分为(重量百分比)基体剂A SiA50 70基体剂B =Al2O310 20助熔剂K20、B2O3之一种或几种5 20密着剂Co0、FeO之一种或几种1 5辅助剂CaO、Mg0、Mn02、TiO2之一种或几种 1 10。
2.如权利要求1所述的一种不锈钢高温表面防护技术，其特征在于玻璃涂层是首先 将玻璃粉与水按1 1 5比例充分混合，然后浸涂或喷涂于不锈钢试样表面，在30 60°C 晾1 20小时，并在900 1200°C烧结20-300分钟制得。
3.如权利要求1所述的一种不锈钢高温表面防护技术，其特征在于其中玻璃涂层厚 度为10 200微米。
4.如权利要求1所述的一种不锈钢高温表面防护技术，其特征在于其中的不锈钢为 镍铬系奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢及沉淀硬化型不锈钢。
5.如权利要求1所述的一种不锈钢高温表面防护技术，其特征在于玻璃涂层的使用 温度为1000 13000C O
6.如权利要求2所述的一种不锈钢高温表面防护技术，其特征在于玻璃粉是将含所 述组成的原料经加热炉熔化为均勻熔体，并冷却研磨制得，玻璃粉的平均粒度小于30微 米。
全文摘要
本发明提供了一种不锈钢高温表面防护技术，在不锈钢基材的表面涂覆玻璃涂层，涂层的化学成分为(按重量)基体剂A-SiO250％～70％，基体剂B-Al2O310％～20％，助熔剂-K2O、B2O3之一种或几种5％～20％，密着剂-CoO、FeO之一种或几种1％～5％，辅助剂-CaO、MgO、MnO2、TiO2之一种或几种1％～10％。玻璃涂层是将熔烧制得的平均粒度小于30微米的玻璃粉与水混匀，然后涂覆于不锈钢表面，在30～60℃晾1～20小时，并在900～1200℃烧结20～300分钟制得，涂层厚度为10～200微米。本发明工艺简单，成本低廉，可对不锈钢构件提供1000～1300℃下的高温防护，且延长其使用寿命。
文档编号C03C8/20GK102070299SQ20091023803
公开日2011年5月25日 申请日期2009年11月23日 优先权日2009年11月23日
发明者刘朋, 叶树峰, 周旬, 陈运法, 魏连启 申请人:中国科学院过程工程研究所