一种耐氯离子腐蚀镀层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于新型材料领域，公开了一种耐氯离子腐蚀镀层及其制备方法与应用，所述的镀层由Fe2Al5、单质Si相、含Al的硼化物、层片结构组成。将制备的Fe

【技术实现步骤摘要】
一种耐氯离子腐蚀镀层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及新型材料领域，特别涉及一种耐氯离子腐蚀镀层及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]腐蚀导致材料失效，危害严重，并造成巨大的经济损失。而海水中的氯离子更是容易引发点蚀，影响海洋工程装备的服役寿命。现有的海洋防腐技术，主要采用环氧树脂等有机涂层的物理屏障作用进行保护，但该涂层的致密度、完整度难以保障，且与基体结合力较弱，还容易受光照辐射而老化。也有学者开展了利用金属涂层改善耐氯离子腐蚀性能的研究工作，涉及的技术有热喷涂、化学气相沉积、热浸镀等工艺。其中，热浸镀主要有热浸镀锌、热浸镀铝以及热浸镀锌
‑
铝合金。其基本原理是利用金属表面残留的锌或铝层的牺牲阳极作用。但在热浸镀过程中，在钢与金属熔体的固液界面上，还会生成一层由Fe
‑
Zn或Fe
‑
Al组成的金属间化合物层。由于外层被残留金属覆盖，故鲜有利用该金属间化合物来改善钢基体耐氯离子腐蚀性能的报道。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种耐氯离子腐蚀镀层及其制备方法。
[0004]本专利技术的目的通过以下的技术方案实现：
[0005]一种耐氯离子腐蚀镀层，所述的镀层包括Fe2Al5、单质Si相、含Al的硼化物及层片组织。
[0006]一种制备上述耐氯离子腐蚀涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)Fe
‑
Cr
‑
Si<br/>‑
B合金的制备
[0008]制备B含量为7.0
‑
9.0wt.％、Cr含量为15.0～25.0wt.％、Si含量为0～10.0wt.％、C含量为0.2
‑
0.5wt.％，余量为Fe的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金；
[0009](2)热浸镀铝
[0010]将步骤(1)制备的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金浸入到铝液中，进行热浸镀铝，反应一定时间后迅速将试样从铝液中提出，空冷，得到表面附着铝的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金；
[0011](3)扩散热处理
[0012]将步骤(2)制备的表面附有铝的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B在加热温度为700～1000℃，保温时间为8
‑
24h，随炉冷却；得到耐氯离子腐蚀镀层。
[0013]步骤(1)所述的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金的制备为：
[0014]①
配料：按所设计的合金成分，计算所需的微碳铬铁(Fe
‑
58wt.％Cr
‑
0.06wt.％C)、Fe
‑
18wt.％B、Fe
‑
45wt.％Si中间合金及生铁重量；
[0015]②
熔炼：将步骤
①
中称重好的原材料完全熔化后，浇注获得Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金铸件。
[0016]步骤(1)所述的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金，其组织中有单质Si相、Fe3Si相、铁素体和硼化
物。
[0017]步骤(2)所述铝液的温度为700～900℃，优选为750℃，所述热浸镀的时间为10～25min，优选为15min；
[0018]步骤(2)所述铝液的成分可为纯Al，或Zn、Mg、Si等至少一种的合金元素与Al的混合物。
[0019]所述的单质Si相，在热浸镀铝及扩散热处理过程中，其形貌、成分及位置保持不变。
[0020]所述的硼化物，在热浸镀铝及扩散热处理过程中，其位置保持不变，但成分多了Al元素，且逐渐转变成层片结构。
[0021]所述耐氯离子腐蚀镀层在制备耐氯离子腐蚀材料中的应用。
[0022]所述的镀层在NaCl溶液腐蚀过程中，层片结构优先发生溶解。
[0023]所述的单质Si相，在NaCl溶液腐蚀过程中，其形貌、成分及位置保持不变。
[0024]本专利技术相对于现有技术，具有以下有益效果：
[0025]1、采用热浸镀铝及扩散热处理原位生成成分复杂的金属涂层，工艺过程简单，且涂层致密、与基体结合力较强。
[0026]2、镀层中的层片结构优先发生腐蚀，再到Fe2Al5，二者都起到牺牲阳极作用，保护了钢基体。
附图说明
[0027]图1为实施例1制备的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金的显微组织。
[0028]图2为实施例1制备的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金热浸镀铝
‑
扩散热处理后的界面形貌。
[0029]图3为实施例1制备的热浸镀铝
‑
扩散热处理Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金经NaCl溶液腐蚀后的界面形貌。
[0030]图4为实施例2制备的热浸镀铝
‑
扩散热处理Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金经NaCl溶液腐蚀后的界面形貌。
具体实施方式
[0031]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0032]实施例中的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金通过以下方法制备：
[0033]①
配料：按所设计的合金成分，计算所需的微碳铬铁(Fe
‑
58wt.％Cr
‑
0.06wt.％C)、Fe
‑
18wt.％B、Fe
‑
45wt.％Si中间合金及生铁重量，总重量为10kg；
[0034]②
熔炼：将步骤
①
中称重好的原材料装入真空熔炼炉中，待完全熔化后，浇注到砂型模具中，获得Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金铸件。
[0035]实施例1：
[0036](1)制备出Fe
‑
15.3wt.％Cr
‑
10.0wt.％Si
‑
8.5wt.％B
‑
0.4wt.％C的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金，其显微组织如图1所示，可看到，其组织由铁素体、硼化物、Fe3Si和单质Si相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐氯离子腐蚀镀层，其特征在于所述的镀层包括Fe2Al5、单质Si相、含Al的硼化物及层片组织。2.一种制备权利要求1所述耐氯离子腐蚀涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金的制备准备B含量为7.0
‑
9.0wt.％、Cr含量为15.0～25.0wt.％、Si含量为0～10.0wt.％、C含量为0.2
‑
0.5wt.％，余量为Fe的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金；(2)热浸镀铝将步骤(1)制备的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金浸入到铝液中，进行热浸镀铝，反应一定时间后迅速将试样从铝液中提出，空冷，得到表面附着铝的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B合金；(3)扩散热处理将步骤(2)制备的表面附有铝的Fe
‑
Cr
‑
Si
‑
B在加热温度为700～1000℃，保温时间为8
‑
24h，随炉冷却；得到耐氯离子腐蚀镀层。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤(1)所述的Fe
‑
Cr

【专利技术属性】
技术研发人员：张先满，李星涛，陈再雨，季坤鹏，罗洪峰，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：