【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属腐蚀防护，具体而言，涉及一种耐蚀合金材料及其制备方法与针对海上风电机组的焊缝的防护涂层及其制备方法。
技术介绍
1、海上风电机组的塔筒是整个海上风电机组的支撑结构，塔筒的安全可靠是保证海上风电机组能够长久、稳定服役的重要保障。单个塔筒一般由33-50个单节筒体拼焊完成。塔筒下方的塔架由3～5个大节制造，节与节之间采用高强螺栓连接，法兰与筒体及大节内各短管节之间采用对接焊缝连接。对于常见的海上风电塔筒，各种类型的焊缝数量多达上千个。作为塔筒上各个受力部件的连接，焊缝的质量与可靠性对海上风电长期安全、稳定运行至关重要。
2、由于焊接过程是一个局部快速加热、冷却的过程，即使控制好焊接工艺参数，成型后的焊缝区域仍存在较多的缺陷，如焊接气孔、夹渣成分不均匀等焊接缺陷。在海洋腐蚀环境中，存在以上缺陷的焊缝区域极易发生腐蚀，并且局部焊接缺陷容易导致危害十分严重的点蚀、应力腐蚀开裂等局部腐蚀，对海上风电安全、稳定运行造成极大的威胁。目前针对海上风电塔筒金属结构部件的腐蚀防护措施是在金属构件表面涂刷防腐漆及外加电流保护等辅助方法。防腐漆可以保护大部分金属构件避免与海洋腐蚀环境接触，减缓金属构件的腐蚀。但是对于焊缝而言，防腐漆的保护效果较差。这是因为焊缝内部的焊接缺陷会导致在防腐漆涂装过程中涂料不能充分渗入，产生漏涂和针孔缺陷，焊渣、焊接飞溅物等缺陷使其所在区域油漆漆膜厚度不均匀，影响油漆的附着力。由于防腐涂料与基体之间是机械附着、极性附着和化学附着，防腐漆与基体的结合力较差，防腐漆极易发生脱落从而失去保护作用。此外，
3、由于焊缝区域的防腐漆与金属基体结合并不牢固，并且严酷的海洋腐蚀环境会进一步劣化防腐漆的保护作用，海上风电机组结构件的焊缝区域往往会遭受严重的腐蚀破坏，对海上风电机组长期安全、稳定运行造成潜在的隐患。因此，对海上风电机组结构部件的焊缝区域进行专门的防腐措施是必要的。目前针对海上风电塔筒和塔架焊缝区域的防腐措施是定期进行防腐漆修复。但是防腐修复后焊缝区域的防腐漆的结合强度仍较差，不能长期保护金属基体免受腐蚀。此外，对位于海平面下方的塔架进行焊缝防腐修复的难度较大，技术成本较高。
4、因此，开发出一种用于海上风电塔筒等结构件焊缝腐蚀防护技术对节省防腐成本、保证海上风电机组长期安全运行具有重大意义。
技术实现思路
1、为了解决上述的现有技术中的问题，本专利技术的目的在于提供一种耐蚀合金材料及其制备方法与针对海上风电机组的焊缝的防护涂层及其制备方法。本专利技术所提供的针对海上风电机组的焊缝的防护涂层能够兼顾耐腐蚀性和良好的机械性能。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种耐蚀合金材料，以质量计，所述耐蚀合金材料包括以下组分：cu：35～50％、mo：1～5％、si：0.8～1.5％、al：1～2％、sb：1～2％，余量为ni。
3、铜元素与铁元素的固溶度很小，耐蚀合金材料中铜元素可以降低涂层的稀释率，防止铁元素大量扩散至涂层导致涂层铁含量过高影响耐蚀性，因此所述耐蚀合金材料中的铜元素含量占35～50wt.％。耐蚀合金材料中的镍元素既能够提高材料的耐蚀性，也可以提高材料的力学性能。
4、铜镍合金在整个成分范围内均是单相固溶体。在海水腐蚀环境下，铜元素与海水中的电解质离子作用，生成较为致密的cu2o薄膜，可以保护材料避免与海水接触从而继续发生腐蚀过程。但是由于腐蚀过程中生成的cu2o中存在大量的空穴缺陷，造成cu2o的保护能力大大减弱。铜镍合金中的ni原子可以在腐蚀过程中掺杂到cu2o半导体膜中的离子空穴中，提升cu2o半导体膜的稳定性。较多的ni原子也可以提高材料的力学性能，抵抗材料耐海水冲刷和泥沙冲击对涂层的破坏。但是在cl-等侵蚀性离子的作用下，铜镍合金会发生较为严重的局部腐蚀，具体表现为晶间腐蚀与点蚀，因此需要其他元素来提升铜镍合金的耐蚀性能。
5、钼元素可用于提升材料耐晶间腐蚀的能力，少量的钼元素可以在晶界处发生偏析，晶间钼含量高于晶内，可以防止晶间腐蚀。
6、al元素可以与ni形成ni3al，产生明显的沉淀硬化效果，提升涂层的力学性能与抗海水冲刷性能；此外，al元素可以在腐蚀过程中形成致密的al2o3薄膜，提升cu2o膜的稳定性，提高氧化膜的电荷转移电阻，进一步提升材料的抵御局部腐蚀的能力。但是，过多的铝元素会导致涂层开裂，制备困难，因此选择添加少量的al元素。
7、硅元素具有脱氧作用，并且少量硅元素可以显著提高合金的力学性能，但过多的硅元素会导致熔覆时涂层发生开裂，裂纹的出现不利于提高材料的耐蚀性。
8、锑元素可以减少晶界处cu与cu2o形成的共晶体，提高铜的耐蚀性，降低其导电率和热导率，锑元素可与含氧铜中的氧化亚铜反应形成高熔点的球状质点，分布于晶粒内，可消除晶界上的铜与氧化亚铜可能形成的共晶体，提高铜的塑性。
9、在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述耐蚀合金材料为粉末状，粒度为200～400目。
10、在本专利技术的一些优选的实施方式中，以质量计，所述耐蚀合金材料包括以下组分：cu：45～50％、mo：1～3％、si：0.8～1.0％、al：1～1.5％、sb：1～1.5％，余量为ni。
11、在本专利技术的一些优选的实施方式中，以质量计，所述耐蚀合金材料包括以下组分：cu：48％、mo：2％、si：1.0％、al：1％、sb：1％，余量为ni。
12、根据本专利技术的另一方面，提供了一种上述耐蚀合金材料的制备方法，其包括：
13、步骤s1，称取cu、mo、si、al、sb、ni的原料置于熔炼容器中，抽真空至1～100pa，然后充入保护性气氛至105～110kpa，加热至1300～1500℃，得到合金液；
14、步骤s2，将所述合金液注入雾化装置中，进行雾化制粉处理，雾化温度为1160～1250℃，雾化压力为3～4mpa。
15、在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述雾化制粉处理在保护性气氛下进行。保护性气氛可以选自氮气、氩气。在本专利技术的一些优选的实施方式中，熔炼容器中的坩埚为水冷铜坩埚，坩埚容量为20kg，最高熔炼温度为2200℃，最大熔炼功率为250kw，极限真空度为3.0×10-4pa。
16、在本专利技术的一些优选的实施方式中，得到合金液后，保温10min，以更好地使各金属组分充分混合均匀。
17、在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述步骤s2包括：
18、将所述合金液导入带有喷嘴的雾化装置中，通过所述喷嘴通入保护性气体，进行雾化制粉处理；所述保护性气体到达喷嘴时的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐蚀合金材料，其特征在于，以质量计，所述耐蚀合金材料包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的耐蚀合金材料，其特征在于，所述耐蚀合金材料为粉末状，粒度为200～400目。
3.根据权利要求1所述的耐蚀合金材料，其特征在于，以质量计，所述耐蚀合金材料包括以下组分：
4.一种权利要求1至3中任一项所述的耐蚀合金材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S2后，所述制备方法还包括：
7.一种针对海上风电机组的焊缝的防护涂层，其特征在于，由权利要求1至3中任一项所述的耐蚀合金材料制备得到。
8.根据权利要求7所述的针对海上风电机组的焊缝的防护涂层，其特征在于，所述针对海上风电机组的焊缝的防护涂层的厚度为400～700微米，表面Fe含量低于5wt％。
9.一种权利要求7或8所述的针对海上风电机组的焊缝的防护涂层的制备方法，其特征在于，包括：
10.一种权利要求7或
...【技术特征摘要】
1.一种耐蚀合金材料，其特征在于，以质量计，所述耐蚀合金材料包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的耐蚀合金材料，其特征在于，所述耐蚀合金材料为粉末状，粒度为200～400目。
3.根据权利要求1所述的耐蚀合金材料，其特征在于，以质量计，所述耐蚀合金材料包括以下组分：
4.一种权利要求1至3中任一项所述的耐蚀合金材料的制备方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤s2包括：
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2后，所述制备方法还包括：
7.一种针对海上风电机组的焊缝...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭波，王智春，韩哲文，宁华清，张鹏鲲，王建国，孔耀，刘宗德，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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