專利名稱：低溫滲鋁+稀土無機陶瓷涂層和工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種金屬防腐涂層的工藝方法。
目前在不銹鋼表面進行固體滲鋁早已被應用，如英國專利1241199，據(jù)了解，這種滲層實際上是一層鋁合金層，處理時將金屬零件埋入30～60%的鋁粉和30～60%，經(jīng)過鍛燒的氧化鋁混合物中，混合物的總重量為80～99%，其余為1～20%能夠產(chǎn)生氣相氯離子源的物質(zhì)，零件在其中于480～550℃下加熱6～24小時，氣相氯離子源的物質(zhì)應在大部分熱處理時間內(nèi)保證供應氣相離子，在實際應用中滲鋁是用粉末鋁的混合物，放入坩堝再放入爐中，加熱到500℃，然后保持24小時，從爐中取出坩堝，以形成滲鋁層，采用固體滲鋁的缺點這種方法是滲劑的熱透率低，溫度分布不均勻，梯度大，滲透不穩(wěn)定，滲層有微孔難以達到高標準的防點蝕技術要求。
經(jīng)國際聯(lián)機檢索均查不到低溫滲鋁稀土+無機陶瓷涂層作為金屬防腐涂層的相關技術。
本發(fā)明的目的提供一種不銹鋼防護涂層的制備工藝方法，采用低溫滲鋁層加稀土無機陶瓷面層復合而成，有效的解決了不銹鋼表面的抗點蝕，提高不銹鋼基材的抗氧化性能，抗熱振性能，耐鹽霧腐蝕性能及防熱削落現(xiàn)象產(chǎn)生。
本發(fā)明的設計方案是在不銹鋼表面形成兩個層次構成的防護涂層，即是“低溫滲鋁層”加“稀土無機陶瓷面層”復合而成，其制備工藝方法如下1、低溫滲鋁采用鐵鋁粉為活性填料，鋁粉為滲劑，三氯化鋁為摧化劑，所含原料配方比例(重量比)鐵鋁粉30～70%三氯化鋁1～10%鋁粉30～50%獲得涂層厚度為10～80μm滲鋁層。
其中填料可采用氧化鋁或剛玉粉;催化劑可采用氯化錫，氯化銨、磺化銨、氯化鐵等鹵素族化合物。
低溫滲鋁工藝采用氣體封閉式粉末包裝法，滲鋁入爐方式為冷裝爐，滲鋁溫度為500～570℃，保溫時間6～24小時，冷卻方式為出爐快冷。
2、稀土無機陶瓷面層由三類原料構成含SlO2的原料有水玻璃、硅溶膠、硅膠、有機硅溶液、氣相二氧化硅、石英粉;含B2O3的原料有硼砂、硼矸、硼酸、氟硼酸鈉;含RE2O3的原料有氯化稀土、氧化稀土、氟化稀土、草酸稀土、硝化稀土。
所采用的配方比例(重量比)SlO230～80%B2O310～50%RE2O30～10%Na2O 0～25%將以上三種原料經(jīng)融制后，得到固化含量為4.5～17%的稀土陶瓷溶液涂料，其中含SlO2重量比3.5～15%，稀土含量(RE2O3)為0.2～2%。
陶瓷面層涂覆工藝，是將滲鋁或金屬基材經(jīng)噴丸或光飾(采用干噴丸或濕噴丸)后，經(jīng)丙酮、四氯化碳、酒精等洗液清洗后，將稀土陶瓷溶液噴涂到處理后的試樣表面，室溫干燥10～30分鐘，放入烘箱中80～100℃烘干后，再放到300℃～400℃電爐中固化10～30分鐘，取出冷卻到室溫，放入水中清洗，如封孔僅需噴涂一遍;形成薄膜需噴2～3遍;厚膜則需噴3遍以上。
本發(fā)明低溫滲鋁+稀土無機陶瓷涂層的優(yōu)點1、滲鋁劑具有熱透性好，溫度分布均勻，能長時間保持穩(wěn)定滲速、填料對鋁濃度起調(diào)節(jié)作用，利用鐵鋁粉做活性填料要比用氧化鋁粉提前2～3小時熱透，滲劑使?jié)B層增重在2.5～4mg/cm2范圍內(nèi)變化，工件基本保持在10～20μm的均勻一致滲層，滲劑在200小時以內(nèi)滲速不衰減，保持在初始狀態(tài)，鐵鋁粉在鋁含量過高時，吸收活性鋁原子成為被滲體，在鋁含量低時放出活性鋁原子成為滲劑，從而調(diào)節(jié)滲劑中鋁的濃度，使之成為標準滲劑。
2、稀土無機陶瓷面層與通常的含鈉、鉀、鋰等硅酸水溶液(水玻璃)相比，具有潛伏性固化劑B2O3和RE2O3，因而易于固化，形成不溶于水的硅硼酸結構，由于固化時所形成的硅硼酸鈉和硅硼酸稀土類型的穩(wěn)定陶瓷結構，故鈉原子被固定而不能水解，使涂層返堿失效，稀土原子的加入所形成的硅硼酸結構有利于抗氧化、耐鹽蝕性能的提高。
3、施工工藝安全可靠、簡單易行。
采用固體粉末滲鋁，要比其它方式如膏劑法、熱浸法、噴涂法獲得鋁涂層簡單易行，無須特殊的設備即可獲得高質(zhì)量的滲層。稀土無機陶瓷面層采用噴涂的方式經(jīng)三個循環(huán)就可以獲得3～6μm的面層，而用水玻璃需浸沾10個循環(huán)才能獲得同樣厚度的陶瓷面層，因而保證了施工質(zhì)量，縮短工期，降低了成本。
本發(fā)明實施例1
用Al粉30%，F(xiàn)e-Al粉65% AlCl3粉5%，在540℃下保溫19小時，14μm滲鋁層，其表面鋁濃度為52.11%，采用40% SlO2，30% B2O3，20% Na2O，10% RE2O3融制成的涂料噴涂3遍獲得單位面積0.25mg/cm2增重(約厚5μm)的稀土無機陶瓷面層，面層表面含稀土量為1.25wt%。
實施例2用Al 50%，F(xiàn)e-Al 45%，AlCl31%，在570℃保溫10小時獲23μm滲鋁層，表面鋁含量52.9%用含50% SlO2，25% B2O3，15% Na2O，10% RE2O3融制成的涂料在滲鋁層表面噴涂5遍，獲單位面積增重0.54mg/cm2的面層，其厚度約為10μm，面層內(nèi)含0.927%的稀土元素。
具體應用，可將此防護涂層涂覆在1Cr11Nl2WMov鋼制的飛機發(fā)動機壓氣機葉片上，以防護葉片在使用過程中發(fā)生點腐蝕現(xiàn)象。
權利要求
1.一種低溫滲鋁+稀土無機陶瓷涂層，其特征是低溫滲鋁采用鐵鋁粉為活性填料、鋁粉為滲劑、三氯化鋁為催化劑。所含原料配方比例(重量比)鐵鋁粉30～70%三氯化鋁 1～10%鋁粉 30～50%稀土無機陶瓷涂面層由三類原料構成含SiO2的原料，含B2O3的原料，含有RE2O3的原料。所采用的配方比例(重量比)SiO230～80%B2O310～50%RE2O30～10%Na2O 0～25%將以上三種原料融制后，得到固化含量為4.5～17%的稀土陶瓷溶液涂料，其中含SiO2重量比3.5～15%，稀土含量(RE2O6)為0.2～2%。
2.按權利要求1所述之低溫滲鋁+稀土無機陶瓷涂層，其特征是稀土無機陶瓷涂層含SiO2原料有水玻璃、硅溶膠、硅膠、有機硅溶液，氣相二氧化硅、石英粉;含B2O3的原料有硼砂、硼矸、硼酸、氟硼酸鈉;含RE2O3的原料有氯化稀土、氧化稀土，氟化稀土、草酸稀土、硝化稀土。
3.按權利要求1所述之低溫滲鋁+稀土無機陶瓷涂層，其特征是低溫滲鋁中填料可采用氧化鋁或剛玉粉;催化劑可采用氯化錫、氯化銨、碘化銨、氯化鐵等鹵素族化合物。
4.一種低溫滲鋁+稀土無機陶瓷涂層之工藝，其特征是低溫滲鋁采用氣體封閉式粉末包裝法，滲鋁入爐方式為冷裝爐，滲鋁溫度為500～570℃，保溫時間為6～24小時，冷卻方式為出爐快冷;稀土無機陶瓷面層涂覆是將滲鋁或金屬基材經(jīng)噴丸或光飾(采用干噴丸或濕噴丸)后，經(jīng)丙酮、四氯化碳、酒精等洗液清洗后，將稀土陶瓷溶液噴涂到處理后的試樣表面，室溫干燥10～30分鐘，放入烘箱中80～100℃烘干后，再放到300～400℃電爐中固化10～30分鐘，取出冷卻到室溫，放入水中清洗，如封孔僅需噴涂一遍;形成薄膜需噴2-3遍;厚膜則需噴3遍以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬無機防腐涂層的工藝方法，在金屬表面由兩個層次構成，即“低溫滲蝕”和稀土無機陶瓷面層復合而成，低溫滲鋁采用鐵鋁粉為填料，鋁粉為滲劑，三氯化鋁為催化劑、滲鋁溫度為500～570℃保溫時間6～24小時，滲鋁后金屬表面用丙酮或四氯化碳清洗后，在其表面噴涂稀土陶瓷溶液，經(jīng)干燥、電爐中固化，取出冷卻之工藝。其優(yōu)點是工藝方法簡單、低溫滲鋁、抗熱腐蝕能力強，是一種不銹鋼表面抗點蝕的理想工藝方法。
文檔編號C23D5/00GK1071466SQ9110626
公開日1993年4月28日 申請日期1991年10月11日 優(yōu)先權日1991年10月11日
發(fā)明者陳崇偉, 周起棠, 王衛(wèi)林, 李樂新, 康德利 申請人:中國科學院金屬腐蝕與防護研究所, 中國人民解放軍空軍第一研究所