专利名称：低温渗铝+稀土无机陶瓷涂层和工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属防腐涂层的工艺方法。
目前在不锈钢表面进行固体渗铝早已被应用，如英国专利1241199，据了解，这种渗层实际上是一层铝合金层，处理时将金属零件埋入30～60%的铝粉和30～60%，经过锻烧的氧化铝混合物中，混合物的总重量为80～99%，其余为1～20%能够产生气相氯离子源的物质，零件在其中于480～550℃下加热6～24小时，气相氯离子源的物质应在大部分热处理时间内保证供应气相离子，在实际应用中渗铝是用粉末铝的混合物，放入坩埚再放入炉中，加热到500℃，然后保持24小时，从炉中取出坩埚，以形成渗铝层，采用固体渗铝的缺点这种方法是渗剂的热透率低，温度分布不均匀，梯度大，渗透不稳定，渗层有微孔难以达到高标准的防点蚀技术要求。
经国际联机检索均查不到低温渗铝稀土+无机陶瓷涂层作为金属防腐涂层的相关技术。
本发明的目的提供一种不锈钢防护涂层的制备工艺方法，采用低温渗铝层加稀土无机陶瓷面层复合而成，有效的解决了不锈钢表面的抗点蚀，提高不锈钢基材的抗氧化性能，抗热振性能，耐盐雾腐蚀性能及防热削落现象产生。
本发明的设计方案是在不锈钢表面形成两个层次构成的防护涂层，即是“低温渗铝层”加“稀土无机陶瓷面层”复合而成，其制备工艺方法如下1、低温渗铝采用铁铝粉为活性填料，铝粉为渗剂，三氯化铝为摧化剂，所含原料配方比例(重量比)铁铝粉30～70%三氯化铝1～10%铝粉30～50%获得涂层厚度为10～80μm渗铝层。
其中填料可采用氧化铝或刚玉粉;催化剂可采用氯化锡，氯化铵、磺化铵、氯化铁等卤素族化合物。
低温渗铝工艺采用气体封闭式粉末包装法，渗铝入炉方式为冷装炉，渗铝温度为500～570℃，保温时间6～24小时，冷却方式为出炉快冷。
2、稀土无机陶瓷面层由三类原料构成含SlO2的原料有水玻璃、硅溶胶、硅胶、有机硅溶液、气相二氧化硅、石英粉;含B2O3的原料有硼砂、硼矸、硼酸、氟硼酸钠;含RE2O3的原料有氯化稀土、氧化稀土、氟化稀土、草酸稀土、硝化稀土。
所采用的配方比例(重量比)SlO230～80%B2O310～50%RE2O30～10%Na2O 0～25%将以上三种原料经融制后，得到固化含量为4.5～17%的稀土陶瓷溶液涂料，其中含SlO2重量比3.5～15%，稀土含量(RE2O3)为0.2～2%。
陶瓷面层涂覆工艺，是将渗铝或金属基材经喷丸或光饰(采用干喷丸或湿喷丸)后，经丙酮、四氯化碳、酒精等洗液清洗后，将稀土陶瓷溶液喷涂到处理后的试样表面，室温干燥10～30分钟，放入烘箱中80～100℃烘干后，再放到300℃～400℃电炉中固化10～30分钟，取出冷却到室温，放入水中清洗，如封孔仅需喷涂一遍;形成薄膜需喷2～3遍;厚膜则需喷3遍以上。
本发明低温渗铝+稀土无机陶瓷涂层的优点1、渗铝剂具有热透性好，温度分布均匀，能长时间保持稳定渗速、填料对铝浓度起调节作用，利用铁铝粉做活性填料要比用氧化铝粉提前2～3小时热透，渗剂使渗层增重在2.5～4mg/cm2范围内变化，工件基本保持在10～20μm的均匀一致渗层，渗剂在200小时以内渗速不衰减，保持在初始状态，铁铝粉在铝含量过高时，吸收活性铝原子成为被渗体，在铝含量低时放出活性铝原子成为渗剂，从而调节渗剂中铝的浓度，使之成为标准渗剂。
2、稀土无机陶瓷面层与通常的含钠、钾、锂等硅酸水溶液(水玻璃)相比，具有潜伏性固化剂B2O3和RE2O3，因而易于固化，形成不溶于水的硅硼酸结构，由于固化时所形成的硅硼酸钠和硅硼酸稀土类型的稳定陶瓷结构，故钠原子被固定而不能水解，使涂层返碱失效，稀土原子的加入所形成的硅硼酸结构有利于抗氧化、耐盐蚀性能的提高。
3、施工工艺安全可靠、简单易行。
采用固体粉末渗铝，要比其它方式如膏剂法、热浸法、喷涂法获得铝涂层简单易行，无须特殊的设备即可获得高质量的渗层。稀土无机陶瓷面层采用喷涂的方式经三个循环就可以获得3～6μm的面层，而用水玻璃需浸沾10个循环才能获得同样厚度的陶瓷面层，因而保证了施工质量，缩短工期，降低了成本。
本发明实施例1
用Al粉30%，Fe-Al粉65% AlCl3粉5%，在540℃下保温19小时，14μm渗铝层，其表面铝浓度为52.11%，采用40% SlO2，30% B2O3，20% Na2O，10% RE2O3融制成的涂料喷涂3遍获得单位面积0.25mg/cm2增重(约厚5μm)的稀土无机陶瓷面层，面层表面含稀土量为1.25wt%。
实施例2用Al 50%，Fe-Al 45%，AlCl31%，在570℃保温10小时获23μm渗铝层，表面铝含量52.9%用含50% SlO2，25% B2O3，15% Na2O，10% RE2O3融制成的涂料在渗铝层表面喷涂5遍，获单位面积增重0.54mg/cm2的面层，其厚度约为10μm，面层内含0.927%的稀土元素。
具体应用，可将此防护涂层涂覆在1Cr11Nl2WMov钢制的飞机发动机压气机叶片上，以防护叶片在使用过程中发生点腐蚀现象。
权利要求
1.一种低温渗铝+稀土无机陶瓷涂层，其特征是低温渗铝采用铁铝粉为活性填料、铝粉为渗剂、三氯化铝为催化剂。所含原料配方比例(重量比)铁铝粉30～70%三氯化铝 1～10%铝粉 30～50%稀土无机陶瓷涂面层由三类原料构成含SiO2的原料，含B2O3的原料，含有RE2O3的原料。所采用的配方比例(重量比)SiO230～80%B2O310～50%RE2O30～10%Na2O 0～25%将以上三种原料融制后，得到固化含量为4.5～17%的稀土陶瓷溶液涂料，其中含SiO2重量比3.5～15%，稀土含量(RE2O6)为0.2～2%。
2.按权利要求1所述之低温渗铝+稀土无机陶瓷涂层，其特征是稀土无机陶瓷涂层含SiO2原料有水玻璃、硅溶胶、硅胶、有机硅溶液，气相二氧化硅、石英粉;含B2O3的原料有硼砂、硼矸、硼酸、氟硼酸钠;含RE2O3的原料有氯化稀土、氧化稀土，氟化稀土、草酸稀土、硝化稀土。
3.按权利要求1所述之低温渗铝+稀土无机陶瓷涂层，其特征是低温渗铝中填料可采用氧化铝或刚玉粉;催化剂可采用氯化锡、氯化铵、碘化铵、氯化铁等卤素族化合物。
4.一种低温渗铝+稀土无机陶瓷涂层之工艺，其特征是低温渗铝采用气体封闭式粉末包装法，渗铝入炉方式为冷装炉，渗铝温度为500～570℃，保温时间为6～24小时，冷却方式为出炉快冷;稀土无机陶瓷面层涂覆是将渗铝或金属基材经喷丸或光饰(采用干喷丸或湿喷丸)后，经丙酮、四氯化碳、酒精等洗液清洗后，将稀土陶瓷溶液喷涂到处理后的试样表面，室温干燥10～30分钟，放入烘箱中80～100℃烘干后，再放到300～400℃电炉中固化10～30分钟，取出冷却到室温，放入水中清洗，如封孔仅需喷涂一遍;形成薄膜需喷2-3遍;厚膜则需喷3遍以上。
全文摘要
本发明涉及一种金属无机防腐涂层的工艺方法，在金属表面由两个层次构成，即“低温渗蚀”和稀土无机陶瓷面层复合而成，低温渗铝采用铁铝粉为填料，铝粉为渗剂，三氯化铝为催化剂、渗铝温度为500～570℃保温时间6～24小时，渗铝后金属表面用丙酮或四氯化碳清洗后，在其表面喷涂稀土陶瓷溶液，经干燥、电炉中固化，取出冷却之工艺。其优点是工艺方法简单、低温渗铝、抗热腐蚀能力强，是一种不锈钢表面抗点蚀的理想工艺方法。
文档编号C23D5/00GK1071466SQ9110626
公开日1993年4月28日 申请日期1991年10月11日 优先权日1991年10月11日
发明者陈崇伟, 周起棠, 王卫林, 李乐新, 康德利 申请人:中国科学院金属腐蚀与防护研究所, 中国人民解放军空军第一研究所