用于生成防腐蝕金屬涂層的粉芯絲材及其制備方法、施涂方法技術

本發明專利技術提供了一種用于生成防腐蝕金屬涂層的粉芯絲材，所述粉芯絲材包括起到犧牲陽極作用的金屬成分；起到穩定涂層性能的成分；提高涂層耐應力腐蝕開裂性能的成分。本發明專利技術的優點在于：采用粉芯絲材外皮加粉末的二層結構，并將影響絲材加工制備的成分設置在混合粉末而不是外皮中，避免了現有技術中的絲材變硬、變脆而難于制備的問題。此外，本發明專利技術的粉芯絲材中加入了穩定涂層性能的成分，以及與金屬基體的夾雜物結合的元素，從而提高了所形成涂層的耐蝕性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
腐蝕是指由于材料與環境反應而引起的破壞或變質。金屬的腐蝕是一個熱力學自發的過程，且非常普遍，比如鋼鐵材料在多種自然環境和工業環境下都易于產生腐蝕。金屬的腐蝕原理有多種，其中電化學腐蝕是最為廣泛的一種。以鋼鐵為例，工業用鋼鐵實際上是合金，即除鐵之外還含有石墨、滲碳體及其雜質，它們大多數沒有鐵活潑。當鋼鐵被置于水溶液或潮濕大氣中時，其表面會形成腐蝕微電池，其中較活潑的鐵成為陽極，石墨、滲碳體及其雜質則成為陰極。腐蝕微電池的陽極上發生氧化反應，使鋼鐵發生溶解，Fe=Fe2++2e-;陰極上則發生還原反應，即吸氧腐蝕:2H20+02+4e_=40H_。由于鐵與雜質緊密接觸，使得上述腐蝕不斷進行。這是鋼鐵在中性環境中發生腐蝕的最基本的原理，如果是在酸性環境下，則陰極上發生的還原反應為析氫腐蝕:2H++2e_=H2。在含有硫化氫的環境中，金屬腐蝕機理更為復雜一些，除了常見的電化學腐蝕以夕卜，還觀察到應力腐蝕開裂現象。濕硫化氫環境下的應力腐蝕開裂，是指水相或含水物質在露點以下形成的水相與硫化氫共存時，金屬在介質與外方(含內部組織應力及殘余應力)協同作用下所發生的開裂。根據《HG20581鋼制化工容器材料選用規定》，同時符合以下各項條件時即為濕硫化氫應力腐蝕環境:(I)溫度小于等于(60+2P)°C，其中P為壓力MPa (表壓)；(2)硫化氫分壓大于等于0.00035MPa ； (3)介質中含有液相水或處于露點溫度以下；(4)pH值小于9或介質中有氰化物存在。一般認為，濕硫化氫腐蝕引起的開裂主要有4種形式:氫鼓泡(HB)、氫致開裂(HIC)、應力導向氫致開裂(SOHIC)、硫化物應力腐蝕開裂(SSCC)。液化石油氣球罐、輕烴球罐、天然氣球罐是石油天然氣行業常用的設備。這些氣體球罐在一般情況下都不可避免地含有一定量的硫化氫氣體，因而在球罐內部形成了可以發生濕硫化氫應力腐蝕的環境。國外關于硫化氫含量對服役球罐損傷的分布統計為:硫化氫含量大于10ppm的球罐內壁發生裂紋的比率超過73.5%，硫化氫含量在50ppm和10ppm之間的球罐內壁發生裂紋的比率超過26.5%o應當指出的是，硫化氫含量低于50ppm，僅能作為一個經驗數據或者是目前應當高度重視的一個數據，大量的腐蝕調查表明，尚不能完全確定防止應力腐蝕開裂的硫化氫含量的安全下限；國外有資料報道，對于硫化氫含量小于50ppm的水相工藝環境中的壓力容器也還有發現17%的開裂率。由此可見，硫化物應力腐蝕開裂已經成為液化石油氣(LPG)球罐以及其它輕烴球罐普遍存在的威脅。LPG球罐在使用時，因儲存介質環境所造成的腐蝕破壞是經常發生的，會產生腐蝕坑、溝糟甚至腐蝕裂紋，使鋼材的力學性能劣化，導致球罐失效。LPG球罐由于儲存介質具有易燃、易爆等特點，一旦發生事故其后果十分嚴重。有機涂層或者耐蝕金屬材料可用于控制硫化氫環境下的球罐腐蝕，其中有機涂層雖然有一定的保護效果，但其使用壽命較短，一般不超過1-2年，采用耐蝕金屬材料球罐或者耐蝕金屬材料內襯里的球罐對于硫化氫應力腐蝕開裂具有良好的保護效果，但是由于成本過高，至今沒有工業應用的先例。金屬涂層是一種重要的腐蝕控制手段，應用噴涂技術噴涂金屬涂層能夠有效地防止硫化氫應力腐蝕開裂，兼具良好的保護效果和經濟性的優點。金屬涂層可分為陰極性涂層和陽極性涂層，其防止腐蝕的原理為:(I)對于陰極性金屬涂層，由于其耐腐蝕性優于金屬基體，因而起到了將腐蝕環境與金屬基體隔離的作用；(2)對于陽極性金屬涂層，其一方面起到了將腐蝕環境與金屬基體隔離的作用，另一方面由于涂層是陽極性的，先于金屬基體腐蝕，因而起到了犧牲陽極性質的保護作用；(3)無論陰極性涂層還是陽極性涂層，都可以進行封閉處理，即在金屬涂層表面再涂覆一層或多層有機涂層提供額外的保護，尤其是可以對金屬涂層的孔隙缺陷處提供保護。相對來說，陽極性金屬涂層的應用更為廣泛，這是因為金屬涂層在涂覆過程中，涂層孔隙的形成是不可能完全避免的，對于陽極性涂層而言，如果存在涂層孔隙而且封閉處理失效的情況下，鋼鐵基體是陰極，陽極性涂層優先腐蝕而起到犧牲陽極的作用，避免了鋼鐵基體的腐蝕。但是對于陰極性涂層而言，如果存在涂層孔隙而且封閉處理失效的情況下，形成的腐蝕電池中，鋼鐵基體是陽極，陰極性涂層的存在雖然能夠保護被涂覆的鋼鐵基體，但是會大大加速涂層孔隙處的鋼鐵基體的腐蝕。常用的陽極性金屬涂層包括:鋁涂層、鋅涂層、鋅鋁合金涂層。采用熱噴涂鋅鋁合金層是鋼結構腐蝕防護的有效方法之一，但是鋅鋁涂層的薄弱之處在于必須采用有機涂料進行封閉處理以抑制鋅鋁涂層孔隙處鋼結構基體的腐蝕。授權號為CN201568725U的技術專利《防止發生應力腐蝕開裂的球罐》中披露了一種用于防止球罐發生應力腐蝕開裂的鋅鋁合金涂層。授權號為CN202081163U的技術專利《一種防腐蝕球罐》中披露了一種用于防止球罐發生應力腐蝕開裂的鋅鋁稀土合金涂層。這兩種合金涂層都是以鋅鋁合金作為主要成分，都沒有加入鎂元素。隨著技術的進步，所屬領域技術人員提出了鋅-鋁-鎂合金涂層體系，鎂的加入使得該涂層體系的封閉性能和防腐蝕效果得到提高。然而，這種涂層體系仍存在缺點:首先，對于該合金涂層體系而言，只有當封閉層破損之后，鎂元素遇到腐蝕性物質優先發生腐蝕，形成的腐蝕產物氧化鎂才能填補合合金涂層中的孔隙從而起到封閉作用，這存在時間上的滯后性和不確定性；此外，該涂層體系的噴涂過程最常使用的噴涂材料是實心絲材，因為一般情況下實心絲材制備成本低，其熱噴涂設備通常也具有成本優勢，但實心絲材的制造必須經過熔煉和拉拔等工藝過程，如果鋅-鋁合金中鋁元素的含量超過15%、鎂元素的含量超過0.5%，則鋅-鋁合金將變硬、變脆而難于制成絲材。授權號為CN103205666A的專利技術專利《熱噴涂用稀土改性陽極型鋅鋁合金絲材》中披露了一種用于通過熱噴涂方式制備金屬涂層的鋅鋁合金絲材。該鋅鋁合金絲中鋁的含量大于90%，鎂的含量為0.5% -1.5%。授權號為CN101928944A的專利技術專利《防止發生應力腐蝕開裂的合金化犧牲陽極膜及其制法》中披露了一種用于制備鋅鋁稀土合金涂層的熱噴涂合金絲材，該絲材中鋁的含量為14% -16%，鎂的含量為0.5% -1.0%。授權號為CN102352475A的專利技術專利《一種熱噴涂用稀土鋁鎂合金絲材》中披露了一種用于熱噴涂的鋁鎂稀土合金絲材，該絲材中鋁的含量超過95%，鎂的含量為I % -5%。上述3個專利技術專利的涂層中純鎂元素的加入所起到的封閉效果較為有限，且合金絲材中的鋁含量都接近或者遠遠高于15 %、鎂含量都達到或者遠遠超過0.5%，使合金變硬變脆，在制備絲材的工藝過程中存在困難，使得絲材的質量存在不穩定的情況。鑒于現有技術中的這些缺點，因而本領域仍需要提供能夠改進上述缺點的絲材及其制備方法。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題在于，提供一種能夠生成防腐蝕金屬涂層的粉芯絲材及其制備方法。與現有技術中的粉芯絲材相比，本專利技術的優點在于:采用粉芯絲材外皮加粉末的二層結構，并將影響絲材加工制備的成分設置在混合粉末而不是外皮中，避免了現有技術中的絲材變硬、變脆而難于制備的問題。此外，本專利技術的粉芯絲材中加入了穩定涂層性能的成分，以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于生成防腐蝕金屬涂層的粉芯絲材，所述粉芯絲材包括起到犧牲陽極作用的金屬成分；起到穩定涂層性能的成分；提高涂層耐應力腐蝕開裂性能的成分。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁寶峰，邸建軍，李依璇，劉嚴強，賴廣森，張凱昌，李金武，
申請(專利權)人：北京碧海舟腐蝕防護工業股份有限公司，廊坊碧海舟涂料有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11