[发明专利]一种等离子喷涂制备耐酸碱纳米哈氏合金涂层的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米合金涂层的制备领域，特别涉及一种等离子喷涂制备耐酸碱纳米哈氏合金涂层的方法。

背景技术

哈氏合金(HASTELLOYalloys)是目前世界公认的顶级抗腐蚀合金，其广泛应用于需要耐酸碱腐蚀设备的关键部件中，如金属酸洗设备、烟气脱硫净气器及核燃料再处理、垃圾焚烧等设备。在哈氏合金系列中，C-276哈氏合金由于铬、钼、钨或铌的含量较高、合金化程度较高，因此其耐酸碱腐蚀性能尤佳，是目前耐酸碱材料的最优材料，然而，由于C-276哈氏合金块材制备成本较高，因此限制了其大规模工业化应用。

等离子喷涂技术是将粉末材料送入等离子体(射频放电)中或等离子射流(直流电弧)中，使粉末颗粒在其中加速、熔化或部分熔化后，在冲击力的作用下，在基底上铺展并凝固形成层片，进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。它具有生产效率高，制备的涂层质量好，喷涂的材料范围广，成本低等优点。但涂层结构疏松、孔洞及裂纹的大量存在严重影响了等离子涂层的防腐蚀性能，在腐蚀环境中，腐蚀介质可穿透微孔洞及裂纹直接接触到被防护基体，从而使涂层丧失防护性能，该现象是目前等离子技术面临的主要问题。

随着纳米技术研究的不断深入，纳米粉体的应用越来越普遍，且由于机械合金化法制备纳米粉体技术的日益成熟，纳米粉体的制备成本也大幅度下降，这为纳米粉体在工业化大规模使用提供了前提条件。纳米技术与等离子技术相结合，采用纳米粉体作为等离子喷涂材料已成为等离子喷涂技术领域最新的研究课题，从目前纳米粉体在等离子喷涂技术应用研究情况来看，目前在热障涂层领域研究较为领先，且已经取得一定的效果，但从腐蚀领域来看，目前这一技术的研究还较为滞后。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种等离子喷涂制备耐酸碱纳米哈氏合金涂层的方法，本发明工艺简单，效果明显，对环境无污染，且由于机械合金化工艺在制备纳米粉体方面的日益成熟，纳米粉体的生产成本也大幅度下降，本发明如结合机械合金化技术，则非常适宜在工业化生产中大量投用。

本发明的一种等离子喷涂制备耐酸碱纳米哈氏合金涂层的方法，包括：

(1)将哈氏合金纳米粉加入水和分散剂，混合得到胶状物，搅拌，风干，得到团聚体颗粒；

(2)将上述团聚体颗粒进行等离子喷涂，即得耐酸碱纳米哈氏合金涂层。

所述步骤(1)中哈氏合金纳米粉为化学纯C-276哈氏合金纳米粉体。

所述步骤(1)中分散剂为聚丙烯酸。

所述步骤(1)中胶状物中固态物质的质量百分数为10-60％。

所述步骤(1)中搅拌时间为5-60min。

所述步骤(1)中风干为：热风机对胶状物进行风干，风干水的效率为5-8kg/h。

步骤(2)中等离子体喷涂的喷涂气体为氩气和辅助气体。

辅助气体为氦气与氢气，其中氦气与氢气的体积比为10-45:100。

等离子喷涂在低碳钢表面。(基体为Q235低碳钢)

所述低碳钢为Q235低碳钢。

本发明将纳米技术与等离子技术相结合制备耐酸碱纳米等离子哈氏涂层。由于纳米粉体质量小、流动性差的特点，在喷涂前对纳米粉体进行团聚处理，团聚处理后的颗粒尺寸可达到几十微米，但团聚体内部纳米粉体又具备纳米颗粒的特性，团聚处理后的颗粒可成功将纳米粉体喷涂至被防护基体表面，由于纳米粉体的独特的表面效应、小尺寸效应、高能效应等特殊性能，可使纳米粉体在喷涂过程中相互结合更加紧密，颗粒之间孔洞及裂纹更少，从而大幅度改善等离子涂层中孔洞及裂纹较多的问题。

本发明的是将市售化学纯C-276哈氏合金纳米粉体通过液相分散喷雾合成法进行团聚处理，处理后的团聚体直径在几十微米尺度范围内，这些团聚颗粒由几千个纳米颗粒组成，其流动性好，质量较大，适合作为等离子喷涂材料。将这些团聚颗粒作为等离子喷涂的材料，采用等离子喷涂技术喷涂在Q235低碳钢表面(基体为Q235低碳钢)。等离子喷涂过程中氩气作为主要的喷涂气体，氦气与氢气作为辅助喷涂气体，氦气与氢气的比值为10％-45％。

有益效果

(1)本发明采用液相分散喷雾合成法对哈氏合金纳米粉体进行团聚处理，而团聚颗粒中的每个纳米颗粒又保持纳米粉体的性能，从而在将无法直接作为喷涂材料的纳米粉体成功喷涂在低碳钢表面的同时，又保持了纳米颗粒涂层的性能，从而制备出性能远优于传统微粒的等离子涂层；