[发明专利]一种耐蚀涂层用的超合金粉末及其制造耐蚀合金涂层的方法

说明书

本发明是关于在金属表面，特别是在碳钢和低合金钢表面烧结合金涂层所用合金粉末材料的合金化成份组成以及制造耐蚀涂层的方法，属于用加热法处理金属表面涂覆层领域，国际专利分类号为C23C24/08和C23C24/10。

众所周知，金属和合金粉末绝大多数是被用做粉末冶金、热喷涂、等离子喷涂、等离子溅射、工件的钎焊等行业的主要原材料，这些粉末的制造大部分是采用机械粉碎法或者熔融合金的雾化制粉法，粉末的成份组成主要是通过合金化或者是单金属粉末的混合或者是以上两种方法的混合来达到的。由于现有的金属和合金粉末的成份和制造涂层方法的限制，用含有铁、镍、钴、铬、硅、铝等元素的金属和合金粉末材料，采用热喷涂、等离子喷涂等工艺方法在金属表面制造的涂层不够致密，因而用于较强的低温硫酸露点腐蚀环境受到了限制，目前主要用于金属表面耐磨层及磨损部位的修补，中国专利CN88105681.2是在一种耐火材料模具表面烧结熔融耐磨涂层工艺，表面涂层材料为含WC的镍基、铁基、钴基，自熔合金粉末，其目的是解决耐磨问题。国外也在研究采用自润湿烧结方法在金属表面制备耐蚀合金涂层，但目前所制备的涂层仍然存在不致密的缺陷，为了解决这个问题，国外采用在保护气氛下再将烧结的合金涂层附加压制变形的办法来轧合涂层的针孔，但这种方法工艺复杂，成本昂贵，甚至有许多工件是无法实施的，所以还不能解决强腐蚀环境的低温硫酸露点腐蚀问题。

本发明的目的是为了解决金属构件用于很强的低温硫酸露点腐蚀问题，本发明提供一种耐蚀合金涂层用的超合金粉末及其制造耐蚀合金涂层的方法，尤其是在碳钢和低合金钢表面烧结形成一层光亮、致密，而又耐很强的低温硫酸露点腐蚀的合金涂层。

本发明是根据冶金学的合金化与合金重熔原理及粉末冶金与凝固理论原理研究配制出耐蚀合金涂层用的超合金粉末，本发明提供的合金粉末是以磷的共晶组织为主体的合金状态粉末，其重量组成为：磷8到15％，铜1.5到5％，铬6到15％，钼少于或等于1％，硼少于或等于1％，铁少于或等于2％，硅少于或等于1％，余下部分为镍，利用合金化方法在中频感应炉内冶炼，采用氮气保护，将成份配比合格的熔融合金液用氮气雾化冷却制粉，冷却速度要大于600℃/秒，雾化粉末经筛选颗粒度为-150目，合金粉末要严格控制碳和氧等有害元素的含量，烧结过程中应确保气氛露点温度在-40℃以下。

本发明提供的耐蚀合金涂层所用的超合金粉末是合金状态的粉末，而不是单质元素的混合粉末，经重熔烧结以后形成一层光亮致密而且很薄的合金层，其组织是以磷的共晶组织为主体熔点低于1000℃，该合金组织有利于降低合金粉末的熔点和烧结温度，提高热润湿性以及烧结过程中减少工件的变形量。    

本发明提供制造耐蚀涂层的方法包括以下五个步骤：

1．在金属构件表面除油除锈，

2．在清洁的金属构件表面上先涂覆一层粘结剂，而后涂覆合金粉末，合金粉末的重量组成为：磷8-15％，铜1.5-5％，铬6-15％，钼≤1％，硼≤1％，铁≤2％，硅≤1％，余下部分为镍，

3．在温度为20-150℃条件下固化烘干，

4．在烧结炉膛内烧结温度为1030-1100℃，并通有还原性保护气氛，烧结时间为20-30分钟，保护气氛露点温度不高于-40℃，

5．金属构件出炉温度不高于300℃。

金属构件在烧结炉内采用还原性气氛保护，例如用NH₃分解保护气氛进行高温烧结，经烧结的金属构件表面就形成一层25-35μm光亮、致密，而又耐很强的低温硫酸露点腐蚀的合金涂层。

与本发明相配套的粘结剂是由重量组成为：≤2％酚醛树脂，≤5％异丙醇，6-15％聚乙烯醇缩丁醛，余下的为乙醇，经过充分搅拌而制备的。

本发明达到的效果是解决了金属构件在很强的低温硫酸露点腐蚀环境的腐蚀问题，工业加热炉和锅炉的热量回收系统以及环保系统中的设备与构件的表面采用本发明的耐蚀合金涂层就能达到抵抗很强的低温硫酸露点腐蚀的目的，金属构件表面采用本发明制造的烧结耐蚀合金涂层，在各种条件下的耐硫酸露点腐蚀性能有显著提高如：表-1为部分试样浸泡腐蚀对比试验数据，表-2为模拟试验台架腐蚀试验结果，表-3为现场装置中试对比试验结果。

                        实施例1

基体材料采用20#钢管，其外壁螺旋缠绕上20#钢翅片，翅片形状是直翅片或L型翅片，将缠绕好的翅片两端与基体钢管外壁表面点焊固定，然后对整个翅片管按如下步骤进行耐蚀合金涂层的烧结处理：

1．对整个翅片管进行除油除锈处理，