[发明专利]一种在金属基体表面喷涂涂层的方法和防腐涂层

说明书

技术领域

本发明属于表面热喷涂技术领域，具体涉及一种在金属基体表面喷涂涂层的方法和防腐涂层。

背景技术

金属的腐蚀是金属在环境的作用下引起的破坏或变质，由于金属材料腐蚀造成能源损失、设备损坏和气液泄漏等现象在电力系统和工业系统等领域中时有发生，不仅造成巨大的经济损失，而且容易造成巨大的环境污染，危害人民的健康。因此，对金属防腐技术的研究及其开发是近年来相关技术人员的研究重点。

铝合金暴露在空气中其表面容易被氧化形成一层保护膜，一般情况下该保护膜能够有效地保护铝合金，防止金属被进一步腐蚀。然而海洋大气或者工业大气等恶劣大气环境中，铝合金由于空气中存在的电解质常发生电化学腐蚀，表面出现点蚀，严重影响材料的使用寿命。因此，为了提高铝合金寿命，目前出现了各种用于防腐的表面处理方法，其中包括化学转化、阳极氧化、电镀等，这些方法方便快捷，成本低，但是存在污染环境的缺陷。近年来出现的热喷涂技术工艺灵活，适用范围广，生产效率高，用于热喷涂工艺加工的工件受热少，工件产生的应力变形小，环境污染小。热喷涂技术用于防腐涂层的制备具有明显的优势，比如涂层质量可控、涂层厚度可控、基底沉积面积宽等。

目前的热喷涂技术的喷涂涂层材料主要是具有强防腐性能的氧化物陶瓷材料。氧化物陶瓷材料具有高强度、抗氧化、耐高温、高硬度、耐腐蚀等优点，然而该类材料普遍存在韧性低、延展性差，容易产生裂纹，发生脆性脱落等技术缺陷。因此，喷涂涂层材料的选择在热喷涂技术中起到了极其关键的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种在金属基体表面喷涂涂层的方法，通过该方法制备得到的涂层具有超强的结合力和耐腐蚀性，韧性好、硬度高，不容易产生裂纹或发生脆性脱落，可有效应用于金属的防腐用途。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供了一种在金属基体表面喷涂涂层的方法，为：采用等离子喷涂技术对经过喷砂处理的金属基体进行喷涂，在所述金属基体表面制备涂层；

其中，制备所述涂层的喷涂材料为钽粉。

优选的，所述钽粉的粒径为20～200nm，更优选为40～70nm。

优选的，所述喷涂的参数包括：

喷涂功率：15～35kW；

喷涂距离：50～150mm；

主气流量：50～70L/min；

辅气流量：10～20L/min；

送粉量：9～18g/min；

喷枪移动速度：350～450mm/s。

更优选的，所述喷涂的参数包括：

喷涂功率：20～24kW；

喷涂距离：80～100mm；

主气流量：60L/min；

辅气流量：15L/min；

送粉量：15g/min；

喷枪移动速度：400mm/s。

优选的，所述金属基体包括铝合金、钛合金或钢铁。

优选的，在进行喷涂之前还包括：对所述金属基体的表面进行喷砂处理。

更优选的，所述喷砂处理所采用的砂为300目的氧化铝。

优选的，在进行喷砂处理之前还包括：对所述金属基体进行预处理。

更优选的，所述预处理包括：采用600#、1000#或1500#砂纸打磨，然后依次采用乙醇、丙酮和去离子水进行清洗，再进行烘干。

本发明还提供了一种由前述方法制备得到的防腐涂层，所述防腐涂层覆盖在基体表面；

所述防腐涂层为钽金属涂层。

优选的，所述防腐涂层的厚度为80～100μm。

综上所述，本发明采用钽粉作为喷涂涂层材料在金属基体表面进行喷涂制备得到一种性能良好的防腐涂层，该涂层表面均匀致密，具有超强的结合力和耐腐蚀性，其韧性好、硬度高，不容易产生裂纹或发生脆性脱落。经实验验证，采用上述方法在铝合金基体表面制备的涂层厚度为80～100μm，其极化电流是8.23×10^-6A/cm²，极化电压是-0.6725V，而且在浓硝酸中37℃恒温浸泡24小时之后，涂层没有出现腐蚀，表明该涂层具有超强的结合力和耐蚀性。与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：

1)本发明采用等离子喷涂技术将纳米级的钽粉作为涂层喷涂材料融化喷涂于铝合金基体表面制备涂层，喷涂前无需配料，简化了生产工序；同时，钽的硬度低，熔点高，具有良好的延展性，韧性强，可以拉成薄膜，由此得到的涂层具有超强的结合力和优良的耐蚀性能，其致密性高，韧性好，不容易产生裂纹或发生脆性脱落；