[发明专利]一种高温水热反应制备金属件表面防锈陶瓷涂层的方法

说明书

本发明涉及一种通过高温水热反应制备金属件表面防锈陶瓷涂层的方法。本发明简单来说就是将含有铝离子的水溶液喷洒在600℃以上金属板上，通过高温水热反应生成氧化铝和四氧化三铁等防腐蚀的陶瓷涂层，避免钢铁基底等金属材料被高温空气氧化生成红色三氧化二铁铁锈或常温被海水腐蚀生成红色三氧化二铁铁锈。此方法不仅能用于钢铁等金属材料高温轧制和热处理过程防锈，还可用于钢铁等金属材料在海边储运过程中防海水腐蚀。此方法不仅能用于钢铁材料构件，还可用于铜合金、钛合金、镁合金、钨合金、钼合金、镍基和钴基高温合金做成的构件的防腐蚀。此方法具有成本低，操作简单，效果显著的特点。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，涉及通过高温水热反应在金属表面制备致密防腐陶瓷涂层的技术。以上所述陶瓷防腐涂层不仅可在铁基金属(高强钢、普通碳钢、不锈钢等)表面形成，也可在铜合金、钛合金、镁合金、钨合金、钼合金、镍基和钴基高温合金等金属件表面形成。

背景技术

本发明涉及一种通过高温水热反应制备金属件表面防锈陶瓷涂层的方法。随着国家环保要求日趋严格，国内许多钢铁厂从人口密集的内地迁往沿海城市。由于沿海地区空气湿度和盐分浓度比内地高，造成钢铁厂冷却水中氯离子等电解质浓度也比内地高，再加上冷却水pH异常等水质原因，结果造成沿海钢厂生产出的各种钢铁产品锈蚀程度普遍比内地严重得多。比如在淬火钢生产过程中，水冷淬火后的钢板在内地城市一般是不生锈的，但在同样生产条件下沿海城市生产的淬火钢板锈蚀严重，甚至造成相当一部分钢板报废。还有，沿海城市钢厂生产的合格钢铁产品放在码头等待外运时在很短时间内就发生了锈蚀，这样的情况在内地并没有发生。因此，沿海城市钢铁厂生产所用水质和空气缺陷问题造成了生产过程和储运过程中钢铁锈蚀现象。如何避免这些过程钢板锈蚀一直困扰着许多沿海钢铁厂。

为解决以上钢板生锈难题，本发明提出通过高温水热反应在高温钢板表面形成一层致密的陶瓷涂层，阻隔钢板基体接触腐蚀性的水和空气。这不仅避免了钢铁生产过程的钢材锈蚀问题，而且还能使钢材放在沿海码头不生锈。

目前,化工、冶金、火力发电厂、核电站、航海舰船、航空航天等行业中的金属设备普遍存在着严重的高温腐蚀问题,这使得金属设备的性能和寿命降低,生产成本增加,并给设备安全运行带来重大隐患。目前报道研究的耐高温防腐涂料涂层主要是改性的有机硅耐高温涂层，热镀锌和热镀铝涂层。它们的最高使用温度一般在400-600℃左右，而且这样的涂层由于使用了昂贵的有机硅，而且热镀锌和热镀铝设备庞大，涂层制备成本较高。

发明内容

为解决以上金属产品生锈难题，本发明提出一种通过高温水热反应在高温金属表面形成一层致密的陶瓷涂层，这不仅避免了金属产品在生产和加工过程中锈蚀问题，而且还能使金属产品在恶劣的储运过程中不生锈。这样的涂层制备成本一般很低，比如淬火钢防锈涂层制备的防锈剂原料成本为每吨钢低于0.3元。

本发明涂层可用在铁基金属(高强钢、普通碳钢、不锈钢等)、铜合金、钛合金、镁合金、钨合金、钼合金、镍基和钴基高温合金等金属表面。

本发明包括以下步骤：

1)将固体含铝盐溶于水中制得含铝离子的水溶液A；

2)将步骤1)中的水溶液A喷在高温金属件表面，通过高温水热反应制得防锈陶瓷涂层。

进一步地，步骤1)所述的水溶液A中铝离子浓度在0.01mol/L以上。

进一步地，步骤1)中所述固体含铝盐包括硝酸铝、磷酸铝、硫酸铝、碳酸铝、醋酸铝、氯化铝等含铝盐中的一种或多种混合物。

进一步地，步骤2)中所述高温金属件的表面温度在600℃以上。

进一步地，步骤2)中所述喷洒水溶液A过程中高温金属件的表面温度维持在600℃以上至少1秒。