多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層及制備方法
【專利摘要】多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層及制備方法，涉及活性燃燒高速燃氣噴涂層領(lǐng)域。所述非晶合金粉末有下述元素和不可避免的雜質(zhì)組成：3～10％Ni，0.2～5％Co，1.5～8％Y，0.5～8％La，其余為Al。粉末粒徑范圍是5～40μm。本發(fā)明制備出高非晶含量的鋁基金屬玻璃涂層，制備方案解決了非晶鋁合金粉末的晶化，相變及熱輸入導(dǎo)致的涂層非晶含量低及涂層耐腐蝕能力差的問題。所得鋁基金屬玻璃涂層，與基體結(jié)合緊密，孔隙率低，非晶程度高，非晶相含量達到30～75％，涂層具有良好的穩(wěn)定性和力學(xué)性能，同時兼?zhèn)鋬?yōu)良的耐鹽溶液(NaCl)、鹽酸(HCl)及硝酸(HNO3)多重腐蝕防護的性能。
【專利說明】多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬玻璃涂層【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種鋁基金屬玻璃涂層的制備方法，利用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)在輕合金基體上制備高非晶含量的鋁基金屬玻璃涂層，能夠應(yīng)用于多種復(fù)雜的腐蝕環(huán)境。

【背景技術(shù)】
[0002]與傳統(tǒng)晶態(tài)材料相比，金屬玻璃具有許多優(yōu)異的性能，如高強度、高硬度、大彈性應(yīng)變極限、高耐腐蝕性以及優(yōu)良的磁性等。而且由于其獨特的組織結(jié)構(gòu)、高效的制備工藝、良好的材料性能和廣闊的應(yīng)用前景，目前在材料科學(xué)和產(chǎn)業(yè)界備受關(guān)注。但普通非晶態(tài)材料由于臨界冷卻速度很高(~106K/s)，因此大多只能制備出厚度在微米量級的條帶或粉末狀樣品，大大限制了其應(yīng)用范圍。相對而言，制備金屬玻璃涂層的過程比較容易實現(xiàn)，而與傳統(tǒng)涂層相比，金屬玻璃涂層在強度、韌性、抗蝕、耐磨、熱障和抗疲勞等方面會有顯著改善，在一些涂層中兼具上述多種性能。在眾多的制備金屬玻璃涂層的工藝中，噴涂技術(shù)具有明顯的競爭力，能夠高效的制備出質(zhì)量優(yōu)異的功能涂層。
[0003]輕合金(Al、Mg合金)盡管儲量豐富、性能優(yōu)異，但其由于其低的電負性使合金耐蝕性能較差，因此作為結(jié)構(gòu)材料至今仍未得到大規(guī)模應(yīng)用。而在輕質(zhì)鎂、鋁合金零部件上的腐蝕及表面損傷通常會誘發(fā)斷面減薄、強度降低、應(yīng)力腐蝕開裂等問題，導(dǎo)致裝備性能大幅下降，嚴(yán)重影響了裝備的使役安全。上述輕合金表面損傷的主要原因在于采用的表面防護層不能滿足使役需求，常用的表面防護層應(yīng)用較多的是熱噴涂層，以往的熱噴涂層屬于多晶合金，孔隙率較高，在強腐蝕介質(zhì)中效果較差，尤其是應(yīng)用在高溫、高濕、高鹽霧的海洋環(huán)境的鎂合金及強硝酸環(huán)境的鋁合金。采用熱噴涂制備的金屬玻璃涂層則具有更大的優(yōu)勢:抗腐蝕、抗磨損、抗高溫能力強、孔隙率小，無需封孔劑，尤其對鎂、鋁合金的表面腐蝕防護具有更顯著的效果。
[0004]目前國內(nèi)外對金屬玻璃涂層材料的研究集中在鎳基體系、鐵基體系及鑰基體系，而對鋁基金屬玻璃的研究較少。一方面由于鋁基金屬玻璃其非晶形成能力有限，屬于邊緣金屬玻璃體系，因此較難制備高性能的非晶態(tài)鋁合金材料；另一方面通常采用熱噴涂進行金屬玻璃涂層的制備，而非晶態(tài)鋁合金材料在熱噴涂中由于熱輸入大而導(dǎo)致涂層形成過程的氧化、晶化，對涂層性能造成影響。相比普通鋁合金材料，大部分鋁基非晶態(tài)合金具有低密度、高模量，拉伸強度超過lOOOMPa，由于其化學(xué)成分均勻，幾乎無晶界、位錯等；能固溶大量耐蝕組元，因此制備的涂層具有高溫性能、高韌性和耐蝕的特點，因此鋁基金屬玻璃涂層具有重要的研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。
[0005]為了減小采用常規(guī)熱噴涂(如電弧噴涂、等離子噴涂)制備金屬玻璃涂層過程中造成涂層結(jié)合強度低、易剝落，非晶程度低及由于孔隙率高而導(dǎo)致的耐腐蝕性能差的問題，已有研究者采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)制備涂層。如專利號為201010575897.2的發(fā)明專利提供一種鐵基非晶涂層的制備方法，利用該方法制備出獨特?zé)o磁性的鐵基非晶涂層。此方法用于制備鐵基非晶涂層具有很高的硬度，致密的結(jié)構(gòu)，低的氧含量及優(yōu)異的耐蝕性。其采用的噴涂技術(shù)應(yīng)用于鐵基涂層的制備能得到較好質(zhì)量的非晶涂層，但由于噴涂鋁基涂層對噴涂條件和工藝要求嚴(yán)格，因此該專利提供的技術(shù)方案不能應(yīng)用于噴涂鋁基非晶涂層。對于鋁基非晶涂層的研究，金屬學(xué)報，2012，48 (3):289-297報道，梁秀兵等人采用自動化高速電弧噴涂系統(tǒng)，用自行研制的粉芯絲材制備出Al-N1-Y-Co非晶納米晶涂層。但所制備的涂層孔隙率較高，影響涂層的耐蝕性能，且耐腐蝕性能僅考慮在5% NaCl溶液中，腐蝕性能的考慮不全面；結(jié)合強度低僅為26.SMPa ;而對于電弧噴涂中造成材料的晶化和相變研究者均未作考慮，因此采用電弧噴涂技術(shù)制備鋁基金屬玻璃涂層仍存在技術(shù)難點。
[0006]鋁基金屬玻璃涂層中的非晶含量對于涂層的質(zhì)量有重要影響，非晶含量不僅影響涂層的力學(xué)性能，而且影響涂層的耐磨耐蝕性能。因此，需要在涂層制備過程中調(diào)整試驗工藝以降低涂層形成過程的晶化程度，從而制備出兼有優(yōu)異力學(xué)性能的強耐蝕鋁基金屬玻璃涂層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)，針對現(xiàn)有制備鋁基金屬玻璃涂層技術(shù)存在的缺點以及制備的涂層非晶含量低、耐蝕性能較差的問題，本發(fā)明提供了制備鋁基金屬玻璃涂層的工藝和參數(shù)，制備出具有力學(xué)性能好、非晶含量高、具有優(yōu)良的耐鹽溶液(NaCl)、鹽酸(HCl)及硝酸(HNO3)腐蝕性能的金屬玻璃涂層。
[0008]多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層，其特征在于，以Al基非晶合金粉末為原料，采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)制備；其中，鋁基非晶合金粉末的元素組成及原子百分比含量分別為:3~10% Ni,0.2~5% Co, 1.5~8% Y,0.5~8% La，其余為Al ；粉末粒徑范圍是5~40 μ m。
[0009]所述的多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層的制備方法，其特征在于，采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)制備涂層工藝步驟為:
[0010](I)預(yù)處理工藝
[0011]采用烘箱進行烘粉的溫度100~120°C，保溫I~1.5小時，然后關(guān)閉電源，隨爐冷卻；對基體的表面進行預(yù)處理:首先，使用石油醚以及丙酮去除油脂及雜質(zhì)；然后用射吸式噴砂機噴砂處理，噴砂后要求表面除銹級別為Sa3，表面粗糙度Ra為3~8 μ m，最后用壓縮空氣吹凈；
[0012]⑵噴涂路徑
[0013]待噴涂工件置于轉(zhuǎn)臺上并圓周運動，轉(zhuǎn)臺頻率設(shè)置為12.1~48.4Hz ;噴槍軸線垂直與轉(zhuǎn)臺軸線，噴槍槍口平面和試樣切線平行，采用機器人控制噴槍線性周期往復(fù)運動；
[0014](3)噴涂距離1沈~240mm，空氣壓力0.54~0.62MPa,丙烷壓力0.43~0.5IMPa,送粉速率0.5~0.8g/s，噴涂速度9~13mm/s ；
[0015](4)噴涂過程中采用氮氣送粉，氮氣流量為30~40L/min ;氫氣作為燃料和還原氣在噴涂中營造還原氣氛，氫氣流量為30~40L/min ；
[0016](5)每次噴涂時間為12~20s，噴涂間隔為120~180s。
[0017] 本發(fā)明利用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)及工藝制備鋁基非晶涂層，噴涂前需要對粉末進行烘干處理，若粉末內(nèi)含水分，在噴涂過程中水分會受熱膨脹，所制備的涂層中會形成大量氣孔，從而大大降低涂層質(zhì)量。采用烘箱進行烘粉的溫度在100~120°C，保溫I~1.5小時，然后關(guān)閉電源，隨爐冷卻。噴涂前需要對基體的表面進行預(yù)處理。首先，將基體材料安裝在夾具上，使用石油醚以及丙酮反復(fù)沖洗表面以去除油脂及雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會對涂層與基體的結(jié)合強度起決定性影響，甚至導(dǎo)致涂層剝落；然后，用射吸式噴砂機噴砂處理，噴砂采用粒度為60目的棕剛玉，壓縮空氣壓力為0.55MPa，噴砂距離為150~200mm，噴砂角度為70~80°，噴砂后要求表面除銹級別為Sa3，表面粗糙度Ra為3~8 μ m左右，最后用壓縮空氣吹凈。
[0018]噴涂路徑設(shè)置為工件圓周運動，噴槍線性周期往復(fù)運動。將工件置于轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺頻率設(shè)置為12.1~48.4Hz ;噴槍軸線垂直與轉(zhuǎn)臺軸線，噴槍槍口平面和試樣切線平行，采用機器人控制噴槍線性周期往復(fù)運動。
[0019]具體噴涂工藝參數(shù)為:噴涂距離120~240mm，空氣壓力0.54~0.62MPa，丙烷壓力0.43~0.51MPa，送粉速率0.5~0.8g/s，噴涂速度9~13mm/s。噴涂過程中采用氮氣送粉，氮氣流量為30~40L/min ;氫氣作為燃料和還原氣在噴涂中營造還原氣氛，氫氣流量為30~40L/min。每次噴涂時間為12~20s，噴涂間隔為120~180s，噴涂間隔為了減少熱量在基體中的積累，減輕涂層中熱應(yīng)力的形成，以便制備大范圍厚度的涂層，可制備涂層厚度為50~750 μ m。
[0020]本發(fā)明采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)。采用氫氣作為輔助燃料和還原氣體，提高燃燒時的熱焓，并在噴涂中形成還原氣氛，減少了涂層中的氧化、晶化和相變。若采用常用HVOF噴涂技術(shù)，在噴涂過程由于氧氣作為助燃氣體，則噴涂火焰溫度高、熱量大，由于高速沖擊和熱累積會導(dǎo)致涂層中存在大量殘余應(yīng)力。對于鋁基材料而言，采用HVOF制備的涂層不宜較厚，否則會導(dǎo)致涂層的翹曲、剝落等問題。而本發(fā)明中所述的技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)厚涂層的制備，同時涂層厚度對于耐腐蝕性能的提高具有很大影響。
[0021]本發(fā)明有益的效果及應(yīng)用領(lǐng)域如下:
[0022]1.本發(fā)明采用具有最佳玻璃形成能力的鋁基合金成分。所采用的粉末球形度高，流動性好，添加的合金成分具有非晶形成能力強和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點，涂層中能夠穩(wěn)定的存在非晶相。
[0023]2.本發(fā)明所獲得的鋁基金屬玻璃涂層，組織致密，界面清晰，孔隙率低于1.5%，結(jié)合強度達到40MPa以上；非晶程度高，非晶相含量達到30~75%，涂層晶化溫度達到300°C以上。
[0024]3.涂層具有良好的穩(wěn)定性和優(yōu)異的耐腐蝕性能。具有多重耐蝕功能:在NaCl溶液中，涂層具有較高的自腐蝕電位，表現(xiàn)出良好的耐蝕能力；在HCl溶液中，非晶含量更高的涂層具有更優(yōu)異的耐腐蝕能力；在1^03溶液，涂層提供犧牲陽極保護基體的作用，并可以避免強烈的電偶腐蝕問題。所制備涂層能夠廣泛應(yīng)用于具有多重腐蝕介質(zhì)存在的航空航天及遠洋艦船等領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]附圖1為Al基金屬玻璃粉末的SEM照片。
[0026]附圖2為對比例I和實施例1中涂層的SEM照片及實施例1涂層中A區(qū)域的TEM照片。
[0027]附圖3為對比例I和實施例1涂層及完全非晶條帶X射線衍射圖譜。
[0028]附圖4為對比例I和實施例1涂層及完全非晶條帶DSC曲線。
[0029]附圖5為#1~#4涂層及ZM5基體在0.lmol/L HCl溶液中的動電位極化曲線。
[0030]附圖6為#1~#4涂層及ZM5基體在0.6mol/L HCl溶液中的動電位極化曲線。
[0031]附圖7為#5~#8涂層及2024鋁合金基體在4mol/LHN03溶液中的動電位極化曲線。
[0032]附圖8為#5~#8涂層及2024鋁合金基體在8mol/LHN03溶液中的動電位極化曲線。
[0033]附圖9為#1~#4涂層及ZM5基體在0.06mol/L NaCl溶液中的動電位極化曲線。
[0034]附圖10為#1~#4涂層及ZM5基體在0.6mol/L NaCl溶液中的動電位極化曲線。
[0035]附表1為對比例I和實施例1涂層的力學(xué)性能及非晶含量的數(shù)據(jù)對比。

【具體實施方式】
[0036]本發(fā)明通過如下措施來實現(xiàn):
[0037]對比例1:
[0038]鋁基多元素非晶合金粉末的成分按重量百分比計為:3.5% Ni，1.2% Co，2.5% Y，4% La，其余為Al，粉末粒徑范圍是5~40 μ m。粉末和基體預(yù)處理采用前述方案，使得基體粗糙度Ra為5 μ m左右。采用HVOF噴涂技術(shù)進行噴涂，噴涂路徑為試樣圓周運動，轉(zhuǎn)臺頻率為36.3Hz，噴槍上下周期運動，單遍噴涂時間為20s，噴涂12遍。噴涂參數(shù)為:噴涂距離160mm，氧氣壓力0.65MPa，丙烷壓力0.53MPa，送粉速率0.6g/s，噴涂速度13mm/s。氮氣、氫氣流量均為35L/min。
[0039]實施例1:
[0040]鋁基多元素非晶合金粉末的成分按重量百分比計為:3.5% Ni，1.2% Co，2.5% Y，4% La，其余為Al，粉末粒徑范圍是5~40 μ m。粉末和基體預(yù)處理采用與對比例子中相同的方案，使得基體粗糙度Ra為5 μ m左右。采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)進行噴涂，噴涂路徑為試樣圓周運動，轉(zhuǎn)臺頻率為36.3Hz,嗔槍上下周期運動，單遍嗔涂時間為20s，嗔涂遍數(shù)8遍。噴涂參數(shù)為:噴涂距離160mm，空氣壓力0.59MPa，丙烷壓力0.49MPa，送粉速率
0.6g/s,噴涂速度13mm/s。氮氣、氫氣流量均為35L/min。
[0041]實施例2:
[0042]鋁基多元素非晶合金粉末的成分按重量百分比計為:3% Ni,5% Co,8% Y,0.5%La，其余為Al，粉末粒徑范圍是5~40 μ m。粉末和基體預(yù)處理采用與實施例1中相同的方案，使得基體粗糙度Ra為5 μ m左右。采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)進行噴涂，噴涂路徑為試樣圓周運動，轉(zhuǎn)臺頻率為18.6Hz,噴槍上下周期運動。單遍噴涂時間為16s,噴涂遍數(shù)12遍。噴涂參數(shù)為:噴涂距離120mm，空氣壓力0.54MPa，丙烷壓力0.51MPa，送粉速率0.5g/s,噴涂速度10mm/s。氮氣、氫氣流量均為30L/min。
[0043]實施例3:
[0044]鋁基多元素非晶合金粉末的成分按重量百分比計為:10% Ni,0.8% Co, 1.5% Y，8% La，其余為Al，粉末粒徑范圍是5~40 μ m。粉末和基體預(yù)處理采用與實施例1中相同的方案，使得基體粗糙度Ra為5 μ m左右。采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)進行噴涂，噴涂路徑為試樣圓周運動，轉(zhuǎn)臺頻率為46.4Hz,嗔槍上下周期運動，單遍嗔涂時間為12s，嗔涂遍數(shù)14遍。噴涂參數(shù)為:噴涂距離120mm，空氣壓力0.62MPa，丙烷壓力0.43MPa，送粉速率
0.8g/s,噴涂速度9mm/s。氮氣、氫氣流量均為40L/min。
[0045]實施例4:
[0046]采用如對比例I及實施例1~3所述技術(shù)方案，在ZM5鎂合金基體上制備#1~#4涂層，對4種涂層在0.lmol/L HCl溶液中的動電位極化過程進行測試，并與基體進行對比，結(jié)果如圖5所示。
[0047]實施例5:
[0048]采用如對比例I及實施例1~3所述技術(shù)方案，在ZM5鎂合金基體上制備#1~#4涂層，對4種涂層在0.6mol/L HCl溶液中的動電位極化過程進行測試，并與基體進行對比，結(jié)果如圖6所不。
[0049]實施例6:
[0050]采用如對比例I及實施例1~3所述技術(shù)方案，在2024鋁合金基體上制備#5~#8涂層，對4種涂層在4mol/LHN03溶液中的動電位極化過程進行測試，并與基體進行對比，結(jié)果如圖7所不。
[0051]實施例7:
[0052]采用如對比例I及實施例1~3所述技術(shù)方案，在2024鋁合金基體上制備#5~#8涂層，對4種涂層在SmoVLHNO3溶液中的動電位極化過程進行測試，并與基體進行對比，結(jié)果如圖8所不。
[0053]實施例8:
[0054]采用如對比例I及實施例1~3所述技術(shù)方案，在ZM5鎂合金基體上制備#1~#4涂層，對4種涂層在0.06mol/LNaCl溶液中的動電位極化過程進行測試，并與基體進行對t:匕，結(jié)果如圖9所示。
[0055]實施例9:
[0056]采用如對比例I及實施例1~3所述技術(shù)方案，在ZM5鎂合金基體上制備#1~#4涂層，對4種涂層在0.6mol/LNaCl溶液中的動電位極化過程進行測試，并與基體進行對比，結(jié)果如圖10所不。
[0057]結(jié)果及分析:
[0058]對對比例I技術(shù)方案制備的涂層和實施例1技術(shù)方案制備的涂層進行對比分析。
[0059] 噴涂粉末和涂層的微觀形貌
[0060]采用配有能譜(EDX)附件的LEO Supra 35、Cambridge S360 和 Quanta 600 掃描電子顯微鏡(SEM)進行組織形貌觀察，電壓為25 kV。圖1為Al基非晶噴涂粉末的形貌SEM照片，可以看出粉末呈球形，流動性好。圖2(a)為對比例I技術(shù)方案制備的涂層SEM照片，圖2(b)為實施例1技術(shù)方案制備的涂層SEM照片，圖2(c)為實施例1技術(shù)方案制備的涂層A區(qū)域的TEM照片和相應(yīng)的選區(qū)電子衍射圖。分析可知:采用對比例I技術(shù)方案制備的涂層完全晶化，未觀察到明顯的空隙，涂層致密性良好，存在晶體相析出物，經(jīng)分析白色襯度的析出物為α-Al相。采用實施例1技術(shù)方案制備的涂層部分晶化，涂層致密，無明顯孔隙、通孔和裂紋。涂層A區(qū)的TEM暗場像中樣品在未發(fā)現(xiàn)襯度差異，表現(xiàn)出了較高的成分和結(jié)構(gòu)均勻性；選區(qū)衍射圖譜也呈漫散環(huán)狀，表明該區(qū)域為完全非晶。
[0061 ] 涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)
[0062]采用日本產(chǎn)Rigaku D/max2400衍射儀測試了對比例I和實施例1涂層及的完全非晶條帶X射線衍射圖譜，如圖3所示。采用Cu Ka射線源(λ = 0.1542nm)，并配有單色器，功率為12kW，管電壓為50kV，電流為100mA，步進為0.02°。對比完全非晶條帶分析可知:圖3中對比例I中完全晶化，晶化相主要是a-Al，還有一些不能確定的金屬間化合物相；實施例1中2Θ角為30~50°區(qū)間存在典型非晶包，涂層中出現(xiàn)了晶化相，分別為Al4NiY 相和 a -Al 相。
[0063]涂層的熱穩(wěn)定性
[0064]采用Perkin-Elmer DSC-7對樣品的玻璃轉(zhuǎn)變和晶化行為進行表征，通入0.05L/min流量的流動的保護性高純氬氣，連續(xù)升溫模式采用20°C /min加熱速率，最高1200°C。熱分析儀測定了完全非晶條帶、對比例I及實施例1中涂層的DSC曲線，實驗數(shù)據(jù)如圖4所示。分析可知:完全非晶條帶存在兩個明顯的晶化放熱峰，具有完全非晶結(jié)構(gòu)；在實施例1中放熱峰面積與之相比有所減小，表明涂層在制備過程中發(fā)生一定程度的晶化轉(zhuǎn)變，起始晶化溫度為304°C左右，這表明在304°C以下涂層是穩(wěn)定的，不會發(fā)生晶化過程，涂層具有良好的穩(wěn)定性；對比例I的DSC曲線無變化，表明涂層完全晶化。并根據(jù)DSC結(jié)果計算了對比例1、實施例1中非晶含量。
[0065]涂層的力學(xué)性能及非晶含量
[0066]對對比例1、實施例1中制備的涂層厚度、結(jié)合強度和顯微硬度進行測試，并計算了涂層的非晶含量，結(jié)果如表1所示。分析可知:由于對比例I中采用的HVOF技術(shù)，盡管與實施例1的工藝方案幾乎一致，而且在涂層厚度相近時，硬度及非晶含量存在較大差距，因此所述技術(shù)及技術(shù)方案用于制備高非晶鋁基金屬玻璃涂層效果顯著。
[0067]涂層的耐腐蝕性能
[0068]米用電化學(xué)綜合測試系統(tǒng)Potent1stat/Galvanostat (EG&G Princeton AppliedResearch Model 2273)測試了涂層的電化學(xué)特性,試樣大小為12X 12mm,涂層腐蝕性中進行電化學(xué)動電位掃描，以0.333mV/s的電位掃描速率陽極極化，至-1OOmVsra或電流密度達到10_2A/cm2時停止掃描。
[0069]實施例4至實施例9為測得涂層的動電位極化過程的極化曲線。
[0070]分析可知:#1~M涂層及ZM5基體在HCl溶液中表現(xiàn)出快速溶解行為，均未出現(xiàn)鈍化行為。在低濃度的HCl溶液中，非晶化程度高的涂層具有更高的自腐蝕電位，而非晶含量最高的#2號涂層自腐蝕電位最高；隨著HCl溶液濃度的增大，基體和完全晶化涂層(#1)沒有完整的極化曲線，類似的，非晶化涂層表現(xiàn)出良好的耐蝕性能。
[0071]#5~#8涂層及2024鋁合金基體在HNO3溶液表現(xiàn)出快速鈍化行為。在4mol/L的HNO3溶液中，基體的鈍化電流較低，易于形成鈍化膜，而相同條件下涂層更易于溶解、腐蝕，對基體形成保護。在8mol/L的HNO3溶液中，涂層的自腐蝕電位大于基體，因此在與鋼鐵件形成電偶腐蝕時，基體得到保護。
[0072]#1~#4涂層及ZM5基體在0.06mol/LNaCl溶液中，高非晶含量的#2涂層有明顯的鈍化行為，鈍化電流較低，較易形成鈍化膜。所有涂層的自腐蝕電位比ZM5基體高，自腐蝕電流比ZM5基體低，能對基體起到良好的保護作用。在0.6mol/LNaCl溶液中，涂層和基體的均呈現(xiàn)快速溶解，而無鈍化區(qū)出現(xiàn)，但涂層的自腐蝕電位明顯高于ZM5基體，表明涂層能夠?qū)w形成保護作用。
[0073]如上所述通過對附圖的說明及相應(yīng)的【具體實施方式】描述本發(fā)明。但應(yīng)理解的是其中在實例中關(guān)于基體材料、噴涂工藝及參數(shù)的描述并不意味著將本發(fā)明限定在所公開的特定形式，本實例僅僅是以示例的方式公開，除非另有特別說明。
[0074]表1
[0075]

【權(quán)利要求】
1.多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層，其特征在于，以Al基非晶合金粉末為原料，采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)制備；其中，鋁基非晶合金粉末的元素組成及原子百分比含量分別為:3~10% Ni,0.2~5% Co, 1.5~8% Y,0.5~8% La，其余為Al ;粉末粒徑范圍是5~40 μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層的制備方法，其特征在于，采用活性燃燒高速燃氣噴涂技術(shù)制備涂層工藝步驟為: (1)預(yù)處理工藝 采用烘箱進行烘粉的溫度100~120°C，保溫I~1.5小時，然后關(guān)閉電源，隨爐冷卻；對基體的表面進行預(yù)處理:首先，使用石油醚以及丙酮去除油脂及雜質(zhì)；然后用射吸式噴砂機噴砂處理，噴砂后要求表面除銹級別為Sa3，表面粗糙度Ra為3~8 μ m，最后用壓縮空氣吹凈； (2)嗔涂路徑 待噴涂工件置于轉(zhuǎn)臺上并圓周運動，轉(zhuǎn)臺頻率設(shè)置為12.1~48.4Hz ;噴槍軸線垂直與轉(zhuǎn)臺軸線，噴槍槍口平面和試樣切線平行，采用機器人控制噴槍線性周期往復(fù)運動； (3)噴涂距離1沈~240_，空氣壓力0.54~0.62MPa,丙烷壓力0.43~0.5IMPa,送粉速率0.5~0.8g/s，噴涂速度9~13mm/s ； (4)噴涂過程中采用氮氣送粉，氮氣流量為30~40L/min;氫氣作為燃料和還原氣在噴涂中營造還原氣氛， 氫氣流量為30~40L/min ； (5)每次噴涂時間為12~20s，噴涂間隔為120~180s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重腐蝕防護功能的高非晶鋁基金屬玻璃涂層的制備方法，涂層應(yīng)用于應(yīng)用于航空航天或遠洋艦船需要多重腐蝕防護環(huán)境中。
【文檔編號】C23C4/12GK104164641SQ201410361655
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月27日
【發(fā)明者】朱勝, 王曉明, 楊柏俊, 劉玉項, 姚巨坤, 王啟偉, 韓國峰 申請人:中國人民解放軍裝甲兵工程學(xué)院