[发明专利]用于底材的无铬涂层

说明书

技术领域

本发明涉及无铬金属涂层组合物、以及用于形成该涂层组合物的热喷涂丝。

背景技术

在本发明以前，在耐高温腐蚀的金属涂层中难免使用铬。由于铬会对人类和环境造成危害，因而在涂装工艺中不希望使用铬。

发明内容

在本发明的一实施方式中提供了一种用于形成金属无铬涂层的前体材料复合物。在本发明的另一实施方式中，该前体材料采用复合丝。在本发明的又一实施方式中，可由该复合丝形成金属无铬涂层。

一般而言，无铬金属涂层前体包括基本金属成分、硅成分、钛成分、以及硼成分。基本金属成分的重量百分比至少约为54％。基本金属成分选自铁、镍、钴、铅、锌、铜、锡和铝中的至少一种，且始终包括占涂层前体质量至少约为1％(重量百分比)的合金铝及/或硅。硅、钛和硼成分的重量百分比均约为1％-15％。

可根据本发明的另一实施方式而在复合丝中加入上述成分。该复合丝通常包括重量百分比为70-95％的金属外护套、以及重量百分比约为5-30％的内芯。金属外护套优选包括重量百分比至少约为70％的易于被轧制和拉制成护套的基本金属、以及重量百分比至少约为2％的合金铝及/或硅。在本发明的一实施方式中，内芯包括约为15-30％的钛、约为15-35％的硅、约为20-50％的硼、以及0-15％的碳，这些成分均优选以粒子的形式存在。

可采用热喷涂技术而使复合丝在底材上形成本发明所述的金属无铬涂层。按重量百分比计，无铬涂层组合物通常大体上包括约为60-90％的基本金属、至少约为2％的铝、约为2-10％的钛、约为2-10％的硅、以及约为2-10％的硼。该涂层在高温下耐磨耐蚀。

附图说明

附图用图示出根据本发明的实施方式的复合丝。

具体实施方式

在下文的描述中，给出的所有百分比均为重量百分比，除非另有说明。在本发明中，对用于形成无铬涂层的前体材料、优选以复合丝形式存在的前体材料、以及由该丝形成的涂层作出了说明。

一般而言，无铬金属涂层前体包括以合金、混合物或复合物的形式存在的基本金属成分、硅成分、钛成分、以及硼成分。基本金属成分的重量百分比至少约为54％。基本金属成分通常选自铁、镍、钴、铅、锌、铜、锡和铝中的至少一种，且始终包括占涂层前体质量至少约为1％(重量百分比)的合金铝及/或硅。硅、钛和硼成分的重量百分比均约为1％-15％。

在无铬涂层前体中，基本金属通常占涂层前体质量的至少约为68％(重量百分比)，且其中合金铝及/或硅成分的重量百分比至少约为2％。硅、钛和硼的重量百分比均约为2％-10％。

优选地，在无铬涂层前体中，基本金属成分的重量百分比至少约为76％，且基本金属成分选自铁、镍、钴和铝的至少一种。基本金属成分是一种混合物或合金，优选为合金，且始终包括占涂层前体质量至少约为3％(重量百分比)的铝。硅、钛和硼优选以粒子团的形式存在，百分比约为4-7％，且优选作为由基本金属成分形成的复合丝的内部。

通过传统的电弧喷涂装置来进丝，即可由本文所述的复合丝而形成本发明所述的涂层。复合丝10通常包括重量百分比为70％-95％的金属外护套20以及重量百分比约为5％-30％的内芯30。在一优选实施方式中，复合丝包括重量百分比约为75％-85％的金属外护套以及重量百分比约为15％-25％的内芯。

金属外护套优选包括重量百分比至少约为70％的易于被轧制和拉制成护套的基本金属、以及重量百分比至少约为2％的合金铝及/或硅。也可只将铝作为基本金属。在本发明的一实施方式中，内芯包括约为15-30％的钛、约为15-35％的硅、约为20-50％的硼、以及0-15％的碳，均优选以粒子混合物的形式而存在，这些粒子优选呈粉末状。钛、硅和硼可存在于含有另外元素的化合物的混合物中。

基本金属优选为一种相对较软的基本金属或合金，例如至少为镍、铁或钴之一。优选为镍，且外护套最优选包括镍和铝的合金。示例性的材料包括重量百分比约为70％-98％的镍、以及重量百分比约为2％-30％合金铝及/或硅，优选地，镍的重量百分比约为85％-98％、以及合金铝及/或硅的重量百分比约为2％-15％，且最优选地，镍的重量百分比约为90％-97％、以及合金铝的重量百分比约为3％-10％。