耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，包括Al2O3粉末、Ti粉末、Mo粉末和B粉末，重量百分比为60～70%Al2O3粉末、20～30%Ti粉末、3～10%Mo粉末和1～4%B粉末。该粉体经激光熔覆形成的耐腐蚀金属陶瓷涂层与奥氏体不锈钢基材良好结合，硬度高、耐锌液腐蚀性强，不产生裂纹、气孔、夹杂等缺陷，且无环境污染，在锌液中的耐腐蚀作用具有十分重要的创新价值和工程应用意义。
【专利说明】耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体
[0001]【技术领域】:
本发明涉及激光表面熔覆技术，尤其涉及一种具有耐锌液腐蚀特性的激光熔覆金属陶瓷材料。
[0002]【背景技术】:
近年来金属腐蚀 给国民经济带来了巨大损失，镀锌制品的需求量逐年呈上升趋势，随着钢板等型材镀锌需求和产量的不断增加，造成镀锌槽、装锌与锌合金溶液的容器、液态锌输送管道以及测温保护套管等用材料的损耗量越来越大，开展耐锌液腐蚀的材料的研究，提高其耐腐蚀性能具有十分重要的工程应用价值。针对现有装金属锌液、锌液输送管道以及热电偶测温保护套管等常用整体材料的高脆性、高成本和制备难度大等问题，表面耐锌腐蚀材料的研究越来越受到极大的关注，中国知识产权局公开了 00123690.3 一种复合金属陶瓷喷涂材料，它的化学成分组成为:7.0~10.0% Co、49.0~60.0% W、2.5~4.5% C、
5.2~9.5% Fe、0.8~2.0% B、20.0~29.0% Mo，上述化学成份组成是按照重量百分比计算的。具有优良的耐锌液腐蚀、耐磨损及抗粘锌性能，有效地提高了连续热镀锌机组备件一沉没辊与稳定辊的使用寿命，连续上机使用时间可达21~27天，降低了生产成本。中国知识产权局公开了 200510030979.8 一种大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体，组分及其重量百分比为:50~70%二硼化钛、10~24%钴、6~13%铬粉、5~11%硼化钨、余量为稀土粉。二硼化钛、硼化钨及稀土粉的粒度均在0.5微米至I微米之间，钴及铬粉粒度均小于100纳米。将以上粉末按比例混合，按照湿法球磨、离心或压力喷雾造粒、真空热处理工艺及颗粒分级程序制备出的粉体粒度分布分别为20~45微米和45~75微米，呈球形或近球形结构。利用该粉体通过热喷涂工艺制备的辊面涂层，具有优异的耐磨损、耐高温、耐热铝锌液腐蚀能力，在连续热镀铝锌机组上使用时间为18~29天，降低了生成和维修成本，提闻了锻招锋带钢质量。
[0003]在热镀锌铝生产线上，锌锅用于液态金属加热与保温。采用热电偶连续测温及控温方式，是保证热镀产品质量以及降低能源和资源及材料消耗的关键因素之一。现常用的热电偶保护套管是采用不锈钢钢管材料，一端经过封堵焊接及机加工制作。热电偶是长时间浸泡在高温锌铝液中，由于锌铝液的腐蚀作用强烈，铁基材料在锌锅中会与镀液发生反应主要生成Fe2A15等金属间化合物而造成损坏，热电偶的使用寿命通常为3~5天，最短时间仅为12小时，不仅热电偶的消耗量大，而且热电偶损坏过程中易于引起温度的较大波动，影响到对生产工艺的稳定控制。而常用的非金属热电偶保护套管如A1203虽然其耐蚀性能良好，但抗热震性能较差极易发生破裂损坏，石墨材料套管则由于其机械强度较低，在人工捞取锌渣作业过程中容易造成碰撞破损。因此，现有热电偶保护套管由于不能同时解决耐腐蚀性能、抗热震性能和机械强度问题，在锌铝液中使用无法满足实际需求。中国知识产权局还公开了 200510029204.9涉及热电偶保护套管及其制造方法。一种热电偶复合保护套管，包括基管筒体和涂层，基管筒体的端部被加工成弧形曲面，基管筒体由金属制成，涂层由金属结合底层、中间过渡层和表面工作层组成，金属结合底层为与基管筒体金属性能相近的金属陶瓷材料或合金材料，表面工作层为氧化物陶瓷材料，中间过渡层为金属陶瓷材料和氧化物陶瓷材料混合物。本发明热电偶复合保护套管在液态金属锌铝液中能够同时满足耐腐蚀性能、抗热震性能、导热性能和足够机械强度。但同样存在低硬度、高成本和制备难度大的缺陷。
[0004]
【发明内容】
:
本发明的目的在于提供一种金属陶瓷涂层与奥氏体不锈钢基材结合良好、耐锌液腐蚀性强、硬度高的耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体。
[0005]本发明是通过如下技术方案来实现的:
耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，包括Al2O3粉末、Ti粉末、Mo粉末和B粉末，重量百分比为60~70%A1203粉末、20~30%Ti粉末、3~10%Mo粉末和I~4%B粉末。
[0006]所述的Al2O3粉末的纯度> 97.9%，粒度< 50微米。
[0007]所述的Ti粉末、Mo粉末和B粉末的纯度> 97.9%，粒度< 20微米。
[0008]所述的Al2O3粉末的纯度> 99.9%,粒度< 10微米。
[0009]所述的钛粉末、钥粉末和硼粉末的纯度> 99.9%，粒度< 5微米。
[0010]本发明与现有技术相比具有如下列有益效果:
本发明耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体经激光熔覆形成的耐腐蚀金属陶瓷涂层与奥氏体不锈钢基材良好 结合，硬度高、耐锌液腐蚀性强，不产生裂纹、气孔、夹杂等缺陷，且无环境污染，形成的金属陶瓷成分可以调配，采用激光熔覆技术，能量密度高，热输入小，奥氏体不锈钢基材与金属陶瓷层界面结合能力强，能明显提高不锈钢耐锌液腐蚀，该涂层材料在锌液中的耐腐蚀作用具有十分重要的创新价值和工程应用意义，亦可用于热电偶保护套管的制造。
[0011]【专利附图】
【附图说明】:
图1为本发明实施例一金属陶瓷涂层的宏观表面形貌照片；
图2为本发明实施例一金属陶瓷涂层横截面的金相显微组织照片；
图3为本发明实施例一金属陶瓷涂层的X射线谱图；
图4为本发明实施例一金属陶瓷涂层由表面到次表面的显微硬度曲线。
[0012]图中序号:1、激光熔覆金属陶瓷涂层，2、不锈钢基材。
[0013]
【具体实施方式】:
下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0014]实施例一:
参见图1、图2、图3和图4，一种耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，包括A1203粉末、Ti粉末、Mo粉末和B粉末，重量百分比为60%A1203粉末、30%Ti粉末、6%Mo粉末和4%B粉末，所述的A1203粉末的粒度20微米，所述的Ti粉末、Mo粉末和B粉末的粒度15微米，所述的A1203粉末、钛粉末、钥粉末和硼粉末的纯度> 99.9%。其激光熔覆过程如下:A)对待激光熔覆的奥氏体不锈钢基材304的表面用240#刚玉砂纸进行打磨，目的是粗化奥氏体不锈钢基材304的表面，以利于粉料和不锈钢基材的镶嵌、填塞，并用无水乙醇清洗，去除被熔覆表面的各种杂质油污，以利于粉末与基体表面的润湿和冶金结合；B)将Al2O3粉末、Ti粉末、Mo粉末、B粉末按照重量百分比混合，并研磨至混合粉末的粒度小于10微米；C)将步骤B)所得研磨后的混合粉末置于120°C烘干2小时后，以送粉量为0.4g/s的同步送粉方式将混合粉末涂覆在步骤A)所得奥氏体不锈钢基材的表面至涂覆层厚度为I毫米；D)采用激光波长为10.6微米、激光功率为3kW、扫描速度为500mm/min、光斑直径为6毫米、离焦量为60毫米、并在流量为12L/h的氩气保护下，对步骤C)所得奥氏体不锈钢基材的表面涂覆层进行激光熔覆，即完成对奥氏体不锈钢的表面激光熔覆处理。
[0015]激光熔覆处理后能使奥氏体不锈钢基材2表面质量良好，形成内部无裂纹、气孔、夹杂等缺陷的熔覆涂层，且具有高硬度和耐锌液腐蚀性能。
[0016]激光熔覆金属陶瓷涂层I的耐腐蚀性能将通过把激光熔覆陶瓷涂层、铁硼合金放入熔融的锌液腐蚀10小时后，取出测定腐蚀层厚度来完成。
[0017]表一两种不同材料的耐铝液腐蚀性能比较
【权利要求】
1.耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，其特征在于:包括Al2O3粉末、Ti粉末、Mo粉末和B粉末，重量百分比为60~70%A1203粉末、20~30%Ti粉末、3~10%Mo粉末和I~4%B粉末。
2.根据权利要求1所述的耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，其特征在于:所述的Al2O3粉末的纯度> 97.9%，粒度< 50微米。
3.根据权利要求1或2所述的耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，其特征在于:所述的Ti粉末、Mo粉末和B粉末的纯度> 97.9%，粒度< 20微米。
4.根据权利要求1所述的耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，其特征在于:所述的Al2O3粉末的纯度> 99.9%，粒度< 10微米。
5.根据权利要求1或4所述的耐锌液腐蚀金属陶瓷激光熔覆粉体，其特征在于:所述的钛粉末、钥粉末和硼粉末的纯度> 99.9%，粒度< 5微米。
【文档编号】C23C24/10GK103938206SQ201310019098
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月20日 优先权日:2013年1月20日
【发明者】何兆龙 申请人:江苏兆龙电气有限公司