一種提高熱噴涂涂層耐高溫鹽腐蝕性能的處理方法技術

本發明專利技術公開了一種提高熱噴涂涂層耐高溫鹽腐蝕性能的處理方法，利用強流脈沖電子束進行熱噴涂涂層表面重熔處理，生成表面平整和結構致密的表層改性組織，防止高溫腐蝕介質浸入涂層缺陷和侵蝕基體材料，提高熱噴涂涂層的耐高溫鹽腐蝕性能。本發明專利技術具有以下積極效果：強流脈沖電子束具有高能量密度，適用于各種合金及陶瓷涂層的表面重熔處理，同時具有能量轉換率高的優點；強流脈沖電子束涂層表面輻照處理是在真空環境下進行，工件表面無燒蝕和元素污染，沒有環境排放問題，同時具有操作簡單、能量控制精度高，以及質量穩定和自動化程度高等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于材料表面改性
，涉及到。
技術介紹
熱噴涂技術是涂層制備的一種方法，是表面防護和強化技術之一，在表面工程中占有重要地位。熱噴涂方式多樣，噴涂材料品種多，范圍廣，能在各種材料(包括金屬、陶瓷、玻璃、塑料、木材、甚至布和紙)表面制備涂層，而且對工件尺寸沒有特殊要求，工件溫度低于200°C，不易變形，因此在航空航天、機械冶金、煤炭電力、化工石油、兵器、乃至食品紡織等領域都得到了應用，有顯著的經濟及社會效益。其中，電弧熱噴涂技術具有成本低、生產效率高、質量可靠、適合大面積推廣的優點，主要應用于工程裝備零部件的表面磨損和腐蝕性能的防護。但是，熱噴涂涂層表面非常粗糙疏松，有未融化顆粒附著且存在大的空洞和裂紋，截面組織主要表現為層片狀特征，分布有不同變形程度的顆粒結構，層間結合不緊密，有大的縫隙和氧化物夾雜。為防止環境腐蝕介質浸入涂層孔隙到達基體材料，必須對涂層進行后處理或復合處理(如火焰重熔、感應重熔、激光重熔和熱等靜壓等)以提高涂層的使用性能。激光重熔是當前實現涂層表面改性處理的常用方法。但是，由于激光加工過程在大氣條件下進行，此時必須采用輔助氣體來隔絕空氣，否則工件表面會產生氧化和燒蝕現象。另外，激光的能量透入深度小，再加上處理表面對入射激光的反射作用，使得激光的總體能量轉換效率較低。因此，需要開發更為切實可行的熱噴涂涂層表面改性處理方法。強流脈沖電子束(HCPEB)作為一種新型荷電粒子束技術，近年來得到迅速發展。相比于激光束和離子束等表面改性技術，電子束的射程更深，能量注入密度更高，處理工件表層(10_5-10_6 m)產生快速加熱 (IO9 K/s)和冷卻(IO7-1O8 K/m)過程，引發劇烈的熱力耦合作用，可形成結構致密、成分均勻的非平衡顯微組織和梯度應力分布狀態，表面改性效果更為顯著。此外，強流脈沖電子束表面處理工藝還具有工件變形小，能量轉換率高，無環境污染和自動化控制程度高等技術優勢。基于以上問題綜合考慮，本專利技術提出對熱噴涂涂層進行強流脈沖電子束快速重熔處理，制備表面平整和結構致密的表層改性組織，提高熱噴涂涂層的耐高溫鹽腐蝕性能。
技術實現思路
針對熱噴涂涂層所存在的不足，本專利技術提出。利用強流脈沖電子束進行熱噴涂涂層表面重熔處理，生成表面平整和結構致密的表層改性組織，防止高溫腐蝕介質浸入涂層缺陷和侵蝕基體材料，提高熱噴涂涂層的耐高溫鹽腐蝕性能。為了實現上述目的，本專利技術采取的具體技術方案是:，具體步驟為:(I)通過噴砂工藝去除金屬基體表面的附著物和氧化皮，制備粗化表面；選擇熱噴涂材料和具體操作工藝，利用熱噴涂設備完成表面涂層的制備；利用電動砂輪機在涂層表面進行打磨，控制壓緊力度，去除熱噴涂涂層表面的松散沉積物，用干燥壓縮空氣吹氣清理，得到所需工件；(2)將工件放入強流脈沖電子束裝置中，抽真空；根據涂層的改性處理要求，設定工作距離，選擇強流脈沖電子束能量密度為f20J/cm2，脈沖寬度為1 50μ S，對涂層表面進行輻照重熔處理；處理完畢，打開真空室，取出涂層工件，檢試工藝效果。本專利技術技術具有以下效益:1.強流脈沖電子束具有高能量密度，適用于各種合金及陶瓷涂層的表面重熔處理，同時具有能量轉換率高的優點。2.強流脈沖電子束輻照處理在真空室內進行，處理環境潔凈，對工件表面無元素污染，同時沒有環境排放問題。3.強流脈沖電子束重熔處理使熱噴涂涂層表面結構平整，表層組織連續致密，可有效隔斷高溫腐蝕介質的浸入，保護涂層和基體材料。4.利用強流脈沖電子束實現熱噴涂涂層表面重熔處理具有操作簡單、能量控制精度高，以及質量穩定和自動化程度高等優點。 附圖說明圖1為強流脈沖電子束輻照處理前熱噴涂涂層表面掃描電鏡形貌。圖2為強流脈沖電子束輻照處理后熱噴涂涂層表面掃描電鏡形貌。圖3為強流脈沖電子束輻照處理前熱噴涂涂層截面金相顯微形貌。圖4為強流脈沖電子束輻照處理后熱噴涂涂層截面金相顯微形貌。具體實施例以下將結合實施例對本專利技術技術方案作進一步詳述。采用HOPE-1強流脈沖電子束裝置輻照處理熱噴涂涂層，提高其耐高溫鹽腐蝕性能。具體步驟如下:( I)對45#鋼基體材料表面進行噴砂粗化處理；(2)利用ZPG-400B型電弧噴涂系統，QD II1-250型噴槍噴涂厚約50Mm的NiCrAl(10.5 Cr,4.5 Al，Ni余量)涂層，噴涂距離20cm，移槍速度100mm/s，送氣壓力0.5MPa ；(3)利用電動砂輪機1000r/min在涂層表面進行反復打磨，控制壓緊力度，去除熱噴涂涂層表面的松散沉積物，用干燥壓縮空氣吹氣清理；(4)將表面清理好的涂層工件放入強流脈沖電子束裝置中，抽真空到預定工作值，本實施例真空度指標為5.0X 10_3 Pa ；(5)設置強流脈沖電子束裝置處理參數:能量密度為16J/cm2，脈沖寬度為40μ S，工作距離10cm，脈沖次數為15次，對涂層表面進行輻照處理；(6)處理完畢，打開真空室，取出涂層工件，檢試工藝效果。利用金相和掃描電子顯微鏡觀察強流脈沖電子束處理前后電弧噴涂NiCrAl涂層的形貌特征。如圖1所示，電弧噴涂制備涂層表面非常粗糙疏松，有未融化顆粒附著且存在大的空洞和裂紋。經強流脈沖電子束重熔處理后，涂層表面變得連續致密，如圖2所示。如圖3所示，電弧噴涂制備涂層的截面組織主要表現為層片狀特征，分布有不同變形程度的顆粒結構，層間結合不緊密，有大的縫隙和氧化物夾雜。經強流脈沖電子束處理后，涂層表面形成重熔組織，結構致密，層間的孔隙和空洞消失，如圖4所示。由X射線衍射分析發現，涂層表面的C1-Al2O3相結構含量增加。選用重量比為8:5的Na2S04+K2S04飽和鹽水，在650°C進行高溫鹽腐蝕測試，腐蝕時間為100小時。測試結果表明，經強流脈沖電子束重熔處理后的涂層表面保·持光滑平整狀態，而未處理的NiCrAl涂層表面發生嚴重腐蝕。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高熱噴涂涂層耐高溫鹽腐蝕性能的處理方法，利用強流脈沖電子束進行熱噴涂涂層表面重熔處理，生成表面平整和結構致密的表層改性組織，防止高溫腐蝕介質浸入涂層缺陷和侵蝕基體材料，提高熱噴涂涂層的耐高溫鹽腐蝕性能；其特征包括步驟如下：（1）通過噴砂工藝去除金屬基體表面的附著物和氧化皮，制備粗化表面；然后選擇熱噴涂材料，利用熱噴涂設備完成金屬基體表面涂層的制備；在涂層表面進行打磨，去除熱噴涂涂層表面的松散沉積物，用干燥壓縮空氣吹氣清理，得到所需工件；（2）將工件放入強流脈沖電子束裝置中，抽真空；根據涂層的改性處理要求，設定工作距離，選擇強流脈沖電子束能量密度為1~20J/cm2，脈沖寬度為1~50?μs，完成涂層表面的輻照重熔處理。

【技術特征摘要】
1.一種提高熱噴涂涂層耐高溫鹽腐蝕性能的處理方法，利用強流脈沖電子束進行熱噴涂涂層表面重熔處理，生成表面平整和結構致密的表層改性組織，防止高溫腐蝕介質浸入涂層缺陷和侵蝕基體材料，提高熱噴涂涂層的耐高溫鹽腐蝕性能；其特征包括步驟如下: (1)通過噴砂工藝去除金屬基體表面的附著物和氧化皮，制備粗化表面；然后選擇熱噴涂材料，利用熱噴涂設備完成金屬基體表面涂層的制備；在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郝勝智，王慧慧，趙麗敏，賀冬云，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：