[发明专利]一种用于制备耐腐蚀Al-Zn-Mg-Ni非晶纳米晶复合涂层的粉芯丝材

说明书

本发明公开了一种用于制备耐腐蚀Al‑Zn‑Mg‑Ni非晶纳米晶复合涂层的粉芯丝材，其特征在于，所述的粉芯丝材外皮为纯铝带；所述的粉芯为Zn、Mg、Ni的金属粉，占丝材的质量百分比为38‑44％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：16‑22％Zn、14‑18％Mg、4‑8％Ni。本粉芯丝材经高速电弧喷涂技术加工后可形成铝基非晶纳米晶复合涂层，涂层由非晶、纳米晶及晶化相等多相结构组成，具有优异的耐腐蚀性能，可有效提高钢结构件表面耐腐蚀性能，延长服役寿命。

技术领域

本发明属于材料加工工程专业表面处理技术中的热喷涂领域，涉及一种用于热喷涂的粉芯丝材，特别是涉及一种制备耐腐蚀Al-Zn-Mg-Ni非晶纳米晶复合涂层用的粉芯丝材。

背景技术

材料与环境之间发生化学或电化学反应后，引发材料的腐蚀失效，导致装备功能丧失，给社会造成巨大的经济损失，甚至发生不可估量的重大灾害。钢铁是人类最为常用的装备材料之一，但其在腐蚀介质内却极易发生腐蚀失效，因此针对如何提高钢铁防腐技术的研究工作成为了众多材料科研工作者们的重点关注之一。非晶材料内部原子结构呈无规律、随机性排列，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，赋予了该类材料优异的防腐性能。纳米晶晶粒小，比表面积大，表面活性强，具有一般材料难以获得的优异性能，如高耐磨性能、优异防腐性能等。非晶纳米晶复合结构既能发挥非晶的防腐效能，又能发挥弥散分布于非晶母相中的纳米晶的强化作用，可使材料兼具防腐与耐磨双重功能。传统钢铁表面金属防腐层多为Al、Zn、ZnAl合金涂层，存在防腐性能良好、动态抗磨损性能不佳的缺陷。针对传统金属防腐层的这些问题，利用高速电弧喷涂技术快速凝固特征(冷却速度＞10⁵K/s)，研发出既耐腐蚀又耐磨损的铝基非晶纳米晶复合涂层制备技术，具有十分重要的意义。高速电弧喷涂技术基于材料制备与成形一体化思路，喷涂含有形成非晶的必要元素的粉芯丝材，可在喷涂过程中动态原位形成非晶纳米晶复合涂层。目前采用高速电弧喷涂技术制备铝基非晶纳米晶复合涂层的文献报道较少，仅有装甲兵工程学院报道了相关技术成果(授权号为201310260182.1的中国专利)，公开的粉芯丝材采用了稀土元素(钇、混合稀土等)来提高非晶形成能力，导致制作成本相对昂贵。因此，如何合理设计合金成分、降低铝基非晶态合金制备成本、克服现有制备技术的不足，采用简单制备方法来获得大面积铝基非晶纳米晶复合材料正成为目前亟待解决的问题。至今为止，还未见利用高速电弧喷涂技术制备成分为Al-Zn-Mg-Ni非晶纳米晶复合涂层方面的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的用于制备耐腐蚀Al-Zn-Mg-Ni非晶纳米晶复合涂层的粉芯丝材，利用高速电弧喷涂技术使用所述铝基粉芯丝材可制备出防腐耐磨性能优异的铝基非晶纳米晶复合涂层。

本发明提供的一种用于制备耐腐蚀Al-Zn-Mg-Ni非晶纳米晶复合涂层的粉芯丝材，所述粉芯丝材采用纯铝带包裹粉芯；所述粉芯占丝材的质量百分比为38-44％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Zn 16-22％、Mg 14-18％、Ni 4-8％。

优选地，所述粉芯占丝材的质量百分比为38％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Zn 16％、Mg 18％、Ni 4％。

优选地，所述粉芯占丝材的质量百分比为41％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Zn 19％、Mg 16％、Ni 6％。

优选地，所述粉芯占丝材的质量百分比为44％；所述粉芯的各组分及其质量百分比为：Zn 22％、Mg 14％、Ni 8％。

上述粉芯丝材的制备方法，按照上述粉芯丝材各组分百分比将粉芯称重配料，并放入混粉机混合30分钟；将10×0.4(宽度为10mm，厚度为0.4mm)纯铝带轧制成U形，向U形铝带槽中加入混合均匀的粉芯；然后将U形槽合口，使粉芯包覆其中；最后经多道拉丝拉拔减径至直径为2.0mm的丝材。

本发明的特点在于：