[发明专利]一种对耐海洋气候工程零件涂层进行扩散处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对耐海洋气候工程零件涂层进行扩散处理的方法。

背景技术

随着科学技术的迅猛发展，应用于近海和海洋中的工程装备越来越多，其服役条件按ISO 9225环境评价标准一般＞C5级，属于极端恶劣环境。所述环境大气多雨、高温、多盐雾和强风流，裸露在外的零件将受到强烈的大气腐蚀、电化学腐蚀以及气流冲刷侵蚀的综合作用，各种钢结构的使用寿命远低于一般内陆户外环境。如在海洋气候条件下服役的典型工程装备之一风力发电设备，由于风力发电机组是利用风能发电，而在海岸线、离岸海洋中具有丰富的风力资源，风电场的建设有很大比例是选址在近海岸或离岸海洋中。然而，由于机组的外部构件如机舱、引擎罩、塔架等直接裸露于极端的腐蚀大气中，采用常规的防护措施，往往仅数个月便产生严重的腐蚀，这带来了巨大的损失，据统计，海洋腐蚀的损失约占总腐蚀损失的1/3，不仅如此，因为海洋腐蚀带来的事故更是无法计算损失。如1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因为腐蚀脆性破坏而突然沉没。因此，加强腐蚀控制、减少金属材料的损耗，避免设备在海洋环境中遭到过早的或意外的损坏，有着非常重要的战略意义。

现代表面工程技术的快速发展，为钢铁表面的腐蚀防护提供了多种解决方法，如电镀、化学镀、热喷涂、气相沉积等。但目前上述的手段均存在一定的问题，共性的问题是上述的技术手段工艺复杂，生产成本高，并且更为严重的是，采用上述技术手段获得的涂镀层在环境、应力协同作用下，很容易剥落而失去防护效果，因此，研发行之有效的改善涂层与基体结合强度的新工艺，已成为当前产业发展的迫切需求。

发明内容

针对现有技术中这些问题，本发明提供一种对耐海洋气候工程零件涂层进行扩散处理的方法，从而彻底解决了现在技术中存在的问题。

本发明提供的对耐海洋气候工程零件涂层进行扩散处理的方法，包括：

第一步：对零件进行预处理；

第二步：将零件放在气氛保护炉内预热；

第三步：将经预热的零件浸入镀液中浸没，浸没过程中对零件施以旋转；

第四步：扩散处理：将已浸镀的零件放入真空炉内，800～950℃保温1～3小时后逐步降温取出，使界面处原子的扩散而在基体上形成扩散层从而实现与涂层与基体的冶金结合。

优选的，其中第一步对零件进行预处理包括除油、除锈处理和浸蚀处理。

更优选的，其中所述浸蚀处理是将除油除锈后的零件放在盐酸和氢氟酸混合溶液中，室温浸蚀1～3分钟，所述盐酸和氢氟酸混合溶液以体积计算盐酸HCl占94％～96％，氢氟酸HF占4％～6％。

优选的，其中第二步：将所述零件放在气氛保护炉内经500～650℃预热10～20分钟。

优选的，其中第三步：将经预热的零件浸入镀液中，浸没1～5分钟，其中所述镀液主要由Zn、Al、Si、RE、微合金元素和纳米氧化物颗粒增强剂组成，所述纳米氧化物颗粒增强剂选自TiO₂、CeO₂中的一种或两种，所述微合金元素选自Mg、Ti、Ni中的一种或任意几种，并且各组成成份占镀液总质量百分比为：Zn：35～58％，Si：0.3～4.0％，RE：0.02～1.0％，纳米氧化物颗粒增强剂总的含量：0.01～1.0％，微合金元素总的含量：0.01～6.0％，Al：余量。

更优选的，其中所述纳米氧化物颗粒增强剂的平均粒径为15～60nm。

更优选的，其中所述微合金元素各组成成份的具体加入量占总质量百分比为：Mg：0.1～5.0％，Ti：0.01～0.5％，Ni：0.1～3.0％。

优选的，其中所述第四步中使界面处原子的扩散而在基体上形成的扩散层厚度为10～30μm。

另一方面，本发明还提供一种涂层经过扩散处理的耐海洋气候的零部件，其中：所述零部件表面的涂层厚度为200-300μm，所述涂层中还包含使界面处原子扩散而在基体上形成的扩散层，通过所述扩散层实现涂层与基体的冶金结合，所述扩散层的厚度为10～30μm。

优选的，其中所述扩散层经过下述工艺过程形成：

第一步：对零件进行预处理；

第二步：将零件放在气氛保护炉内预热；

第三步：将经预热的零件浸入镀液中浸没，浸没过程中对零件施以旋转；

第四步：扩散处理：将已浸镀的零件放入真空炉内，800～950℃保温1～3小时后逐步降温取出，使界面处原子的扩散而在基体上形成扩散层从而实现与涂层与基体的冶金结合。