[发明专利]一种钛合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了钛合金涂层及其制备方法。该钛合金涂层由以下重量百分数的原料制备而成：钛或钛合金粉40～85％，光吸收剂10～40％，包覆剂1～10％，粘结剂1～10％，表面活性剂0.1～5％，溶剂余量。所述光吸收剂包括纳米TiO₂和纳米CeO₂，纳米TiO₂和纳米CeO₂的质量比为1‑4:1；所述的钛合金粉为Ti‑6Al‑4V、Ti‑5Al‑2.5Sn和Ti‑8Al‑1Mo‑1V中的任意一种，所述包覆剂为聚乙二醇；所述粘结剂为聚乙烯醇PVA，所属表面活性剂为OP‑10。本发明以钛合金粉末为涂层原料，在氩气保护下，采用激光熔覆的方法制备钛合金涂层具有较好的耐腐蚀性，将该涂层推广应用于工业金属结构的防腐蚀领域，既可延长基体材料在苛刻环境中的服役年限，解决工业腐蚀的难题，又能有效降低生产成本，提高企业的经济效益。

技术领域

本发明涉及钢材防腐制造技术领域，特别是涉及一种钛合金涂层及其制备方法。

背景技术

钢铁被称作“工业的骨骼”，是我国工业发展的基石，在各行各业中都有着广泛的应用。但钢铁在海洋工况环境中更容易产生腐蚀，可能造成巨大的经济损失和严重的环境污染。

在钢材基体表面施加适当的涂层是一种减缓腐蚀发生的有效途径。钛金属作为质轻、高强的结构材料，对海水及海洋大气环境的侵蚀有优异的免疫能力，是海洋工程装备领域重要的战略金属材料。但目前市场上的钛合金产品多采用熔炼-锻造-机加工的传统生产工艺流程，高成本极大地限制了钛合金的应用。在钢材表面施加钛合金涂层既能满足材料抗腐蚀性能的要求，又能降低钛合金产品的应用成本，是实现钛合金在海洋工程领域规模应用的有效途径之一。

激光熔覆具有热影响区较小、熔覆层和基体结合好、熔覆层致密、融入材料适用性高等优点，常用于表面涂层的制备。但激光熔覆对熔覆材料要求高，需要球形度好的金属粉体，无形中增加了钛合金涂层的应用成本。CN111826651A公开了一种提高激光吸收率的方法，该方法首先在基体金属上涂覆钛或钛合金粉末预置层，并在钛或钛合金粉末预置层上铺置一层吸光涂层，从而提高钛或钛合金粉末激光熔覆过程中激光的吸收率。步骤包括：S1：将基体金属进行清洗，而后平置于工作台上；S2：将钛或钛合金粉末进行射频等离子体球化处理；S3：将步骤S2处理后的钛或钛合金粉末进行超声清洗；S4：对步骤S3处理后的钛或钛合金粉末进行真空干燥处理，真空干燥处理的温度为50℃～80℃；S5：将步骤S4处理后的钛或钛合金粉末进行预热，制备为钛或钛合金粉末预置层，预热时间为1～3h，预热温度为150℃～200℃；S6：将钛或钛合金粉末预置层均匀置于基体金属上，钛或钛合金粉末预置层的厚度为0.8mm；S7：在钛或钛合金粉末预置涂层表面上均匀平铺一薄层吸光涂层，吸光涂层的厚度为0.2mm；S8：利用激光器以自上而下的熔覆轨迹完成激光熔覆。上述制备工艺复杂，生产成本高。

因此研究开发一种制备工艺简单，生产成本低的用于海洋工程领域防腐的钛合金涂层具备重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金涂层以及通过激光熔覆制备该钛合金涂层的方法。创新性地提供了一种可激光熔覆的含金属粉末的浆料，通过优化浆料的原料选择和含量配比，以及选择合适的光吸收剂，达到了涂层与基材冶金结合，避免了涂层和基材之间的开裂风险。整个制备工艺简单，成本低，且涂层耐腐蚀。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种钛合金涂层，由以下重量百分数的原料制备而成：

所述光吸收剂包括纳米TiO₂和纳米CeO₂。