[发明专利]一种热喷涂非晶合金涂层的孔隙封闭处理方法

说明书

本发明公开了一种热喷涂非晶合金涂层的孔隙封闭处理方法，属于热喷涂技术领域。该方法首先通过电化学处理溶解涂层孔隙周围贫铬的不耐蚀区域，从根本上消除涂层中腐蚀过程中的薄弱环节，再通过后续的环氧树脂封闭处理大幅度提高涂层耐蚀性能。电化学处理采用包含普通三电极电解池的电化学工作站中进行，电解质溶液为质量分数0.3～0.6％的氯化钠溶液；应用电位为相对饱和甘汞电极1.2V；处理时间30～50分钟。本发明可消除涂层中的不耐蚀区域，从根本上提高涂层的耐蚀性能，适合中小型零部件热喷涂非晶合金涂层后孔隙缺陷的后续处理以提高喷涂构件整体的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及热喷涂技术领域，具体涉及一种热喷涂非晶合金涂层的孔隙封闭处理方法。

背景技术

非晶态合金结构上具有长程无序、短程有序的结构特性；以及本征上不存在晶界、偏析、晶体缺陷及夹杂物等缺陷，使其具有诸多晶态合金所不具有的特性：如力学性能方面的高强度、高硬度、高弹性极限与良好的耐磨性；物理性能方面的优异软磁性能及高磁导率；化学性能方面的高耐腐蚀性等。近几十年来，人们除了关注制备大尺寸块体非晶合金外，也更加关注非晶合金作为表面防护涂层的应用。非晶态合金作为表面防护涂层不仅有效避开了其本征脆性、形成能力有限等问题，而且还发挥了其优异的耐磨耐蚀性能，突破了非晶态合金的应用瓶颈。在众多非晶态合金体系中，铁基非晶合金是最具应用前景的体系之一，目前已经在石油化工、水电火电、舰船防腐以及核工业等领域得到应用或展现出广阔的应用前景。

目前，铁基非晶涂层的制备主要采用热喷涂方法。众多热喷涂方法中，超音速火焰喷涂具有高焰流速度和低火焰温度，更利于制备的涂层获得非晶态结构，被公认为是制备铁基非晶涂层的最佳方法。超音速火焰喷涂方法可以较大程度降低涂层中孔隙率，但涂层中的孔隙缺陷仍然不可避免的存在。众所周知，涂层的耐蚀性能与孔隙缺陷密切相关，孔隙缺陷所致腐蚀导致的涂层分层和剥落是涂层最常见的失效方式之一。在一些苛刻的使役环境，如含氯离子介质中，铁基非晶涂层同样遭受孔隙缺陷引起的腐蚀，大大降低铁基非晶涂层的腐蚀防护效果及使用寿命，从而限制了铁基非晶涂层在各领域的广泛应用。

解决热喷涂涂层中孔隙缺陷的主要途径是孔隙封闭技术，即采用刷涂或浸泡等方法将封孔剂均匀涂覆于涂层表面，填塞涂层孔隙缺陷，从而实现对热喷涂涂层的封孔处理。对于非晶合金涂层而言，常用的封孔处理同样可以实现涂层表面一定深度的孔隙封闭，可以阻止腐蚀介质沿着孔隙渗透至基体，并在一定程度上提高耐蚀性能。铁基非晶合金的高耐蚀性主要得益于其内部耐蚀组元(主要为铬)高含量及其均匀分布，易于在其表面形成均匀稳定的钝化膜，阻止腐蚀介质与内部金属的反应。然而，通过对铁基非晶涂层的耐蚀机制及其与孔隙缺陷的关联性的深入研究发现孔隙缺陷周围存在着贫铬区，这些铬贫乏区域是腐蚀开始的位置，即孔隙缺陷周围的贫铬区是诱发腐蚀的关键。传统的单纯封孔处理只是在一定程度上阻止了溶液的扩散通道，并没有消除涂层中的不耐蚀区域，因此不能从根本上提高涂层的耐蚀性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热喷涂非晶合金涂层的孔隙封闭处理方法，该方法用于解决单纯封孔处理无法从根本消除涂层不耐蚀区域的问题，从而大幅度提高涂层的耐蚀性能。

一种热喷涂非晶合金涂层的孔隙封闭处理方法，该方法首先对热喷涂非晶合金涂层进行电化学极化处理，使涂层上孔隙周围贫铬的不耐蚀区域溶解，然后采用有机封孔剂对涂层进行封闭处理。

所述电化学极化处理是利用电化学工作站结合三电极电解池对涂层进行处理，使涂层孔隙缺陷周围的贫铬区(不耐蚀区域)溶解；其中：对涂层表面施加阳极极化电位为1.2V_SCE，采用的电解质溶液为0.3～0.6wt.％氯化钠溶液，处理时间为30～50分钟。电化学极化处理后，不耐蚀的涂层区域均被溶解，剩余的涂层具有较高的耐腐蚀性能，但存在明显的孔隙缺陷。

所述电化学极化处理过程中，采用的三电极电解池中对电极为20mm×20mm×1mm(长×宽×高)的Pt片，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，工作电极为非晶合金涂层，暴露涂层面积为1平方厘米。