[发明专利]一种提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法

说明书

本发明的目的在于提供一种提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，其特征在于：在马氏体耐热钢表面喷涂搪瓷粉层，经过固化反应后制备搪瓷涂层。采用该方法在马氏体耐热钢表面进行处理，能够有效的提高金属的耐液态金属腐蚀性能，延长金属材料的使用寿命。

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，特别提供一种在马氏体耐热钢表面制备搪瓷涂层以提高其耐液态金属腐蚀的方法。

背景技术

随着能源危机的加剧，开发安全、能量密度高、环境友好型的新能源迫在眉睫。核电是应对这些挑战较理想的选择，但核废物的处理问题一直制约着核电的可持续发展。ADS嬗变系统(Accelerator Driven sub-critical System)以其高效利用核废料及高的系统安全性，是目前最有发展前途的核废物嬗变系统。液态铅及液态铅铋共晶合金以其优越的物理性能和化学性能，成为ADS嬗变系统散裂靶兼冷却剂的首选材料。

马氏体耐热钢由于具有良好的高温强度、塑性和足够高的高温化学稳定性被广泛应用在核电、化工、石油等工业部门。9～12％Cr马氏体耐热钢是在传统马氏体耐热钢的基础上优化化学成分和热处理规范显著提高了其持久强度。9～12％Cr马氏体耐热钢以其较低的热膨胀系数、较高的导热率和低廉的价格(相比较于奥氏体钢)等优良性能，已成为ADS等先进核反应系统的包层和包壳候选结构材料。但ADS苛刻的工作环境(高温、辐照、液态金属腐蚀)，对9～12％Cr马氏体耐热钢结构材料提出了新的挑战，且随着设备服役温度的提高和面临的更为苛刻的腐蚀性环境，需要进一步要求提高结构材料的耐腐蚀性能。

通过在材料表面增加涂层可以更进一步提高ADS嬗变系统用9～12％Cr马氏体耐热钢的耐腐蚀性能。研究表明，搪瓷涂层具有独特的化学惰性造成其与液态铅铋的润湿性差且与合金基体形成界面的化学结合，价格相对低廉且抗界面剥落能力通常优于传统的陶瓷涂层而表现出优异的耐高温氧化性能而备受亲睐，但是在低氧浓度下的关于搪瓷涂层耐液态铅铋的腐蚀性能国内外报告很少。因此，研究搪瓷涂层在真空度低于0.1Pa下耐液态金属的腐蚀性能且保证搪瓷涂层和金属基体之间有很强的粘着力而不致使搪瓷涂层的剥落，从而达到保护金属基体的目的具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在马氏体耐热钢表面制备搪瓷涂层后提高金属的耐液态金属腐蚀性能的工艺方法，首先在马氏体耐热钢表面喷涂搪瓷粉层，经过固化反应后制备搪瓷涂层，能够有效的提高金属的耐液态金属腐蚀性能，延长金属材料的使用寿命。

本发明所述提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，其特征在于：搪瓷配料在1400±50℃高温熔融，充分反应后水冷，通过球磨获得搪瓷粉末。所述搪瓷配料的主要成分为SiO₂和Al₂O₃，其中55％≤SiO₂≤60％，10％≤Al₂O₃≤20％。

本发明所述提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，其特征在于：所述马氏体耐热钢为9～12％Cr马氏体耐热钢，优选化学成分为0.1％≤C≤0.3％，0％≤Si≤2％，9％≤Cr≤12％，0％≤W≤2％，0％＜Mn≤1.0％，Ta+Nb≤0.3％，0％＜V≤0.2％，余量为铁。

本发明所述提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，其特征在于：所述液态金属为250℃～700℃的铅铋共晶，且液态铅铋中的氧浓度低于氧化铅的生成浓度。

本发明所述提高马氏体耐热钢耐液态金属腐蚀的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、对金属表面进行预处理：金属试样用600号金相砂纸打磨、倒角，并对其进行表面喷砂，经金属洗涤剂清洗后在去离子水中超声清洗，烘干；

(2)、将搪瓷配料在1400±50℃高温熔融，充分反应后水冷，通过球磨得到搪瓷粉末；