[发明专利]一种陶瓷改性合金复合材料及涂层

说明书

本发明公开了一种陶瓷改性合金复合材料及涂层，包括合金连续相及分散于其中的陶瓷颗粒相和陶瓷纤维相，所述合金连续相、所述陶瓷颗粒相及所述陶瓷纤维相的质量比为80～98:1～10:1～10，能够有效提高合金涂层的强度、韧性，以及耐腐蚀、抗氧化和耐高温性能，同时制备方法简单，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及陶瓷合金复合材料及涂层领域，适用于高温环境下金属材料长期的耐热耐腐蚀防护。

背景技术

随着工业对于高温环境下作业的材料、结构等的要求越来越高，人们开发了各种各样的用于金属防腐的高温防护涂层，从传统意义上的单层涂层到多层复合梯度涂层，涂层材料由单纯的金属材料到现在的合金涂层、陶瓷涂层及金属材料和陶瓷材料的复合型涂层，并赋予涂层材料防腐蚀、抗氧化保护以及某些特殊功能等。涂层材料由单纯的铝化物涂层发展到现在的陶瓷热障涂层技术，施工方法也从简单的浸渍铝、加热渗铝技术到今天的低压等离子喷涂，物理或化学气相沉积等方法。

合金涂层在高温腐蚀防护领域已获得一些应用，例如镍铬合金、镍铝合金、镍铜合金、铁铬合金、铝镁合金等作为防护涂层，具有设计灵活、容易成型、轻质、耐腐蚀等优点。然而，在一些更极端的应用领域中，例如火力电站锅炉、高温换热器、余热锅炉、水泥窑、化工反应容器等设备中，除了高温和氧化条件外，还伴随着水热、腐蚀性气体环境，经受粉尘、热震冲击，导致合金涂层容易出现表面开裂、腐蚀烧蚀、局部脱落等问题，失去防护效果，甚至造成生产事故。目前的合金材料尚不能满足高强度、高耐磨、高韧性、耐腐蚀、抗氧化、耐高温等性能兼得的应用要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种陶瓷改性合金复合材料及涂层，能够有效提高合金涂层的强度、韧性，以及耐腐蚀、抗氧化和耐高温性能，同时制备方法简单，便于推广应用。

根据本发明的一种陶瓷改性合金复合材料，包括合金连续相及分散于其中的陶瓷颗粒相和陶瓷纤维相，所述合金连续相、所述陶瓷颗粒相及所述陶瓷纤维相的质量比为80～98:1～10:1～10。

进一步地，所述陶瓷改性合金复合材料为颗粒状、线状或棒状。直径为1mm-10mm，长径比在100以上的一维形状为线状；直径在10mm以上，长径比在100以下的一维形状为棒状。

进一步地，所述合金连续相为镍铬合金、镍铝合金、镍铜合金、铁铬合金、铝镁合金中的至少一种。

进一步地，合金连续相主要为线状外形，其直径小于10mm。

陶瓷颗粒是一种轻质非金属多功能材料，其强度硬度高，分散性好、化学稳定性好，耐热温度高，烧失量低，可以提高合金材料的强度、硬度、抗高温、耐氧化等多项性能。所述陶瓷颗粒相为SiC、Si₃N₄、BN、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂、Cr₂O₃、CeO₂中中的至少一种。

进一步地，所述陶瓷颗粒相的颗粒尺寸为0.1μm-100μm。

陶瓷纤维具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，适用于各种高温、高压、易磨损的环境中。进一步地，所述陶瓷纤维相为硅酸铝纤维、氧化铝纤维、莫来石纤维、玄武岩纤维中的至少一种。

进一步地，所述陶瓷纤维的直径为50nm-5μm，所述陶瓷纤维的长度1μm-50μm。

本发明还提供一种陶瓷改性合金复合材料制得的涂层，制备工艺为将合金连续相、陶瓷颗粒相及陶瓷纤维相按照配比混合均匀，再通过火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、爆炸喷涂或激光熔覆形成涂层。

本发明的陶瓷改性合金复合材料，以及陶瓷改性合金复合材料制得的涂层能够应用于高温腐蚀防护领域。