[发明专利]SHS离心法制备钢管内表面金属涂层的方法

说明书

技术领域       

本发明提供一种SHS（自蔓延高温合成）离心法制备钢管内表面金属涂层的方法。属于表面涂层技术领域。

背景技术

国防和民用工业生产中，经常用管道输送高温、腐蚀、磨损等介质。往往要求管道内壁具有优良的高温性能、耐磨性和耐腐蚀性等。在钢管内表面制备特殊性能涂层，比用整体材料制造管材可大幅度降低成本。目前涂层内衬钢管制备方法已经比较成熟的主要有：套构法、离心浇注法、双金属离心浇注法、复合材料焊接法、SHS离心法和静态SHS法等。其中SHS离心法产品性能好，成本低，应用广泛。但该方法目前只用来制备陶瓷内衬钢管，难以满足如炮管等要求钢管内制备高温性能优良同时又有很好韧性涂层的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服陶瓷内衬钢管涂层韧性差的不足，提供一种SHS离心法制备钢管内表面金属涂层的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种SHS离心法制备钢管内表面金属涂层的方法，所述方法包括以下工艺过程：钢管内装铝热焊剂和合金及非合金元素，点燃后按下式发生自蔓延反应：

Fe₂O₃+合金及非合金元素+2Al=2Fe+合金及非合金元素+Al₂O₃

在高温放热反应下，反应产物铁、氧化铝及加入的合金及非合金元素均呈熔融状态，铁与合金及非合金元素互溶形成合金，电机带动钢管高速（1400~1600r/min）旋转，在离心力作用下，钢管内反应产物中，密度大的合金作为过渡层与钢管形成冶金结合，低密度的氧化铝分布在钢管内表面，冷却后得到陶瓷内衬钢管，用铁锤敲掉陶瓷涂层后，在钢管内表面得到合金涂层。

本发明的有益效果是： 

本发明方法具有工艺简单，原料廉价，涂层材料配方可调，性能优良等优点。

具体实施方式

本发明涉及一种SHS离心法制备钢管内表面金属涂层的方法，所述方法包括以下工艺过程：

钢管内装铝热焊剂和合金及非合金元素，点燃后按下式发生自蔓延反应：

Fe₂O₃+合金及非合金元素+2Al=2Fe+合金及非合金元素+Al₂O₃

在高温放热反应下，反应产物铁、氧化铝及加入的合金及非合金元素均呈熔融状态。铁与合金及非合金元素互溶形成合金。电机带动钢管高速（1400~1600r/min）旋转，在离心力作用下，管内反应产物中，密度大的合金作为过渡层与钢管形成冶金结合，低密度的氧化铝分布在钢管内表面，冷却后得到陶瓷内衬钢管。用铁锤敲掉陶瓷涂层后，在钢管内表面得到合金涂层。通过改变合金的成分，可在钢管内表面得到不同性能的合金涂层，以满足不同使用性能的要求。为获得梯度合金涂层，可改变铝热焊剂中添加的合金比例，重复上述离心过程。

实施例：

钢管内装满铝热焊剂和合金及非合金元素，点燃后按下式发生自蔓延反应：

Fe₂O₃+Gr+C+2Al=2Fe+Gr+C+Al₂O₃

钢管内熔融状态的Fe与Gr和C互溶形成含Gr合金钢。电机带动钢管高速（1400~1600r/min）旋转，在离心力作用下，钢管内反应产物中，密度大的含Gr合金钢作为过渡层与钢管形成冶金结合，低密度的氧化铝分布在钢管内表面，冷却后得到陶瓷内衬钢管。用铁锤敲掉陶瓷涂层后，在钢管内表面得到含Gr合金涂层。