[发明专利]耐熔锌腐蚀Ti-Al-Nb涂层的电火花沉积方法

说明书

技术领域

本发明属于耐腐蚀涂层制备技术领域，涉及到一种耐熔锌腐蚀Ti-Al-Nb涂层的电火花沉积方法。

背景技术

工业中熔融镀锌生产线中的沉没辊等部件沉浸于450℃~480℃的熔融锌液中，由于锌液在熔融状态下活性很强，其腐蚀和渗透性能大大增强，容易腐蚀辊面使辊面产生点蚀、蚀坑而变得粗糙，在锌液的腐蚀和滚动摩擦阻力的双重作用下，沉没辊的工作寿命一般都较短。沉没辊的频繁更换或维修，不仅降低了作业率，而且劳动强度高，给生产和操作带来诸多不便，造成大量经济损失。

单金属W、Mo、B、C r、W-M o固溶体和金属间化合物FeB + Fe₂B等材料耐液锌腐蚀性能较好, 但较脆。陶瓷材料如A1₂O₃、MgO、SiC等, 能够承受液态金属Zn的腐蚀。但陶瓷件硬度高、脆性大、烧结和加工十分困难。金属表面改性处理是提高金属材料耐液锌腐蚀性能简单而有效的方法, 它将金属与腐蚀介质隔离, 阻止两者的直接接触, 从而保护金属基体免受腐蚀。目前，在连续热浸镀锌生产线上，普遍采用表面涂覆WC-Co涂层的方法来保护锌锅辊。WC系金属陶瓷涂层抗液锌腐蚀性能与涂层粉末的成分、制备方法和喷涂过程有关。具有由金属和金属硼化物或金属碳化物构成的热喷陶瓷涂层元件，以及具有由钴和硼化物或碳化物构成的热熔敷层的元件也已见报道（日本专利JP2001271151；日本专利JP2000144358）。MoB /CoCr金属陶瓷材料是一种比较新的热喷涂材料，与传统涂层相比具有更高的寿命，已经在连续热浸镀锌生产线上获得应用，但实际使用寿命不超过三周（Mizuno H, Kitamura J. MoB/CoCr cermet coatings by HVOF spraying against corrosion by molten Al-Zn alloy. Journal of Thermal Spray Technology, 2007, 16：404-413）。上海交通大学发明了一种大颗粒球形金属陶瓷纳米复合喷涂粉体,其中TiB₂、WB 及稀土粉的粒度均为0.5~1.0 μm, 钴及铬粉粒度小于100 nm。利用该纳米复合粉体, 通过热喷涂工艺制备的辊面涂层, 具有优异的耐磨损、耐高温铝液与锌液腐蚀能力（中国发明专利CN1793048）。Y. C. Dong等采用等离子喷涂ZrO₂和Ni/Al粉末的方法在Fe-(0.35~0.44) wt% C钢表面制备了ZrO₂-Ni/A l梯度涂层，能够显著延长材料在液锌中的使用寿命(Dong Y C, Yan D R, He JN, et al. Degradation behavior of ZrO₂-Ni/Al gradient coatings in molten Zn. Surface & Coatings Technology, 2006, 201：2455-2459)。

综上所述，目前对耐液锌腐蚀材料的研究主要集中在表面改性上。但常用的耐液锌腐蚀涂层普遍具有工艺复杂、价格昂贵、材质脆、易脱落等缺陷, 限制了它们的大范围应用。王文俊等的研究认为，在相当宽的成分范围内，高铌钛铝合金都在锌液中具有良好的耐腐蚀性(中国发明专利CN1804081)。由于Ti-Al-Nb块体合金的室温力学性能欠佳，且价格比较昂贵，故将其作为涂层材料使用是主要方向。而由于Nb的熔点很高，通常的热喷涂工艺均面临较大的困难。电火花沉积作为一种常用的材料表面改性手段，在制作Ti-Al-Nb涂层时具有操作简单、成本低廉、涂层结合力好等独特优点。不过需要注意的是，由于电火花沉积过程中有较大的冲击力，所以对电极材料的力学性能有一定的要求，脆性太高的Ti-Al-Nb合金不能使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简便易行的耐熔锌腐蚀涂层的制备方法，能够快捷有效地改善普通钢材的耐熔锌腐蚀性能。

本发明的技术方案是：耐熔锌腐蚀Ti-Al-Nb涂层的电火花沉积方法，该方法利用普通的电火花沉积技术，在氩气保护气氛下通过对电极材料直径、电气参数、沉积次数和沉积时间等进行调整以获得最优性能的耐熔锌腐蚀涂层。

具体实施步骤为：首先将基材表面用240^#、600^#、800^#、1200^#砂纸依次打磨，用乙醇清洗吹干备用；其中，所述基材为奥氏体不锈钢；