[发明专利]一种含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料及其制备方法。本发明的含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料的组成包括钢基体、设置在钢基体上的铜钼合金层和设置在铜钼合金层上的钛合金防护层，其制备方法包括以下步骤：先将铜粉和钼粉混合，再通过激光熔覆技术在钢基体表面制备铜钼合金层，再通过激光熔覆技术在铜钼合金层表面制备钛合金防护层。本发明的含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料表面设置有组织致密、力学性能优异、耐腐蚀性能优异的耐腐蚀涂层，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及金属防护技术领域，具体涉及一种含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料及其制备方法。

背景技术

海洋环境对许多金属材料(尤其是钢材)都具有强烈的腐蚀性，采取有效的防腐蚀措施对保证海洋工程设备设施的安全服役非常重要。目前，海洋工程最常见的钢材防腐方法是通过有机涂料在钢材上形成腐蚀防护涂层，但有机涂层存在不耐辐照、耐磨性差、需要定期修复等缺点。

钛及钛合金的密度小、比强度高、耐海水腐蚀性强，是一种性能优异的海洋工程材料，但由于钛合金材料的成本高，难以直接进行大规模应用，应用受到局限，而将钛合金优异的耐腐蚀性能和钢材的低成本优势相结合，便能够在提高材料性能的同时降低使用成本。目前，钛合金涂层的主要制备方法为冷喷涂技术(CN 101032633A：一种利用冷喷涂和真空烧结制备多孔钛涂层的复合工艺)，但该方法制备得到的钛合金涂层往往存在气孔缺陷多的问题，难以直接获得致密和高强度的涂层。

激光熔覆等高能束流加工技术的发展为钛合金等涂层的制备提供了支撑。激光熔覆，又称激光熔敷或激光包覆，是利用激光束将粉末熔化并结合在基材上对材料进行改性的技术，具有稀释率低、结合好、适用范围广等优点。然而，由于铁和钛的热物理性质差异大，且在冶金过程中易生成脆性的金属间化合物而导致涂层性能恶化，因此直接将钛合金熔覆在钢材上存在结合强度低、易开裂等问题。因此，目前钛合金粉末的激光熔覆的研究与应用主要是针对于钛合金基体的修复(CN 105821408A：采用激光熔覆修复TC4-DT钛合金的工艺方法)。

海洋工程设备设施的维护成本高，要求材料在海洋环境中具有长效、稳定、可靠的服役性能，因此对涂层材料的力学性能和耐腐蚀性能都有较高要求。为满足我国海洋工程对高耐蚀防护材料的强烈需求，需要开发性能更加优异的金属防护材料，为海洋工程钢材提供长效防护。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料，其组成包括钢基体、设置在钢基体上的铜钼合金层和设置在铜钼合金层上的钛合金防护层。

优选的，所述铜钼合金层中钼的质量分数为3％～30％。

进一步优选的，所述铜钼合金层中钼的质量分数为4％～20％。

优选的，所述铜钼合金层的厚度为100μm～800μm。

进一步优选的，所述铜钼合金层的厚度为200μm～500μm。

优选的，所述钛合金防护层的厚度为200μm～1000μm。

进一步优选的，所述钛合金防护层的厚度为200μm～500μm。

上述含铜钼合金层的耐腐蚀钛钢复合材料的制备方法包括以下步骤：先将铜粉和钼粉混合，再通过激光熔覆技术在钢基体表面制备铜钼合金层，再通过激光熔覆技术在铜钼合金层表面制备钛合金防护层。

优选的，所述铜粉的粒径为30μm～250μm。

优选的，所述钼粉的粒径为30μm～250μm。

优选的，所述激光熔覆的熔覆功率为1000W～1300W。