[发明专利]一种耐铝液腐蚀钢表面氧化物涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种耐铝液腐蚀钢表面氧化物涂层的制备方法，以水热合成的氢氧化物粉末、树脂、硅烷偶联剂、水玻璃为原料配制浆料，将钢片浸入浆料得到均匀涂层，经过烧结得到致密均匀氧化物涂层。该方法工艺简单、不依赖于设备、厚度容易控制、可根据需要调整厚度；氢氧化物、氧化物与水玻璃在烧结温度下生成致密的氧化物涂层，可以起到防铝液腐蚀的作用。同时树脂、水玻璃可以调整成膜性质，硅烷偶联剂将有机树脂和无机粉末较好结合，提高涂层致密度和结合强度，树脂烧结后变成耐腐蚀的碳，填充空隙，提高致密度。该方法制备的涂层可提高耐铝液腐蚀性能4倍，在铝合金加工、铝合金相变储能领域有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于液态金属腐蚀防护的技术领域，尤其涉及一种耐铝液腐蚀钢表面氧化物涂层的制备方法。

背景技术

腐蚀是全世界普遍存在的材料失效形式，其中液态金属的腐蚀是一种近年来逐渐被人们关注的腐蚀形式。铁基材料价廉易得，是铝及铝合金铸造工业、铝合金相变储能领域应用最广泛的材料。在生产过程中，铝液会对铝及铝合金铸造过程中使用的铁基铸造模具、铁基铝液传输管、对铝液温度进行检测的铁基热电偶保护套，铝-硅合金等相变储能材料的铁基储存容器等接触铝液零部件产生腐蚀。近几年来，压铸工业得到了蓬勃发展，其中铝合金压铸产品应用最为广泛。一些接触铝液的关键零部件如模具、坩埚、热作件的腐蚀，大大降低了零部件使用寿命，因维修维护降低了生产效率，提高了生产成本，严重制约铝制品的大批量生产。因此提高铁基材料耐铝液腐蚀是亟待解决的技术问题。

铝液对金属的腐蚀机理可概括为两种形式：(1)溶解腐蚀，与铝液直接接触的金属在铝液中溶解，或金属与铝发生反应后生成的金属间化合物在铝液中的溶解；(2)剥落腐蚀，铝与金属反应后生成的脆硬金属间化合物在组织转变应力、热应力作用下和在动态铝液环境下不断地生长、脱落。为提高铁基合金的耐铝液腐蚀性能，研究人员对铁基合金进行合金化处理，但总体而言抗蚀性能提高有限。为进一步提高耐蚀性能，陆续采用了铁基材料表面化学热处理，如渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼等，在表面制备金属间化合物、氮化物、碳化物涂层等方法。表面化学热处理法形成的防护层尺寸一般小于1mm，多数在微米级，提高耐铝液腐蚀性能有限，并且工艺复杂，设备依赖度高，功耗大。金属间化合物、氮化物、碳化物涂层一般需要采用喷涂、熔覆等方法制备，虽然铝液腐蚀性能较好，但一般难以得到较平滑涂层表面，表面二次加工较为困难，应用范围受到限制。因此，发明一种制备简单、厚度和表面质量容易控制的耐铝液腐蚀涂层十分必要。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种耐铝液腐蚀钢表面氧化物涂层的制备方法，在铁基材料表面制备厚度均匀、覆盖完整的涂层，经过烧结转变为致密的氧化物涂层，可提高铁基材料的耐铝液腐蚀能力。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种耐铝液腐蚀钢表面氧化物涂层的制备方法，采用十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，应用水热法制备复合粉末；以复合粉末、硅烷偶联剂、水玻璃混合制备涂层浆料，通过浸涂和低温烧结在钢表面得到尖晶石结构氧化物涂层，具体步骤包括：

S1、钢基体处理：用砂纸打磨钢片除去表面氧化膜，用15～20wt.％的酸溶液清洗钢片，然后用无水乙醇冲洗钢片；

S2、配置反应溶液：将总摩尔数为45～75mmol的可溶性金属盐、100～160mmol沉淀剂及0.05～0.09g十六烷基三甲基溴化铵混合，配制成50～70ml的水溶液，搅拌至溶解均匀；

S3、水热反应：将配置好的溶液装入高压反应釜中，将反应釜常压下加热到所要求的温度，保温3～5小时；

S4、制备复合粉末：将反应釜中产物过滤、水洗后得到滤饼，把滤饼放入干燥箱中在一定温度下烘干，经过研磨获得复合粉末；