涂层热处理冷却速率大于20°C /min。
[0022]本发明的有益效果是:
[0023]本发明技术可以优化高速喷射沉积后的严重变形组织结构，释放涂层内部压应力，降低涂层脆性，改善成形性能。涂层组织与冷喷涂相比更加致密，硬度较热镀锌提高20%以上，显著提高涂层的抗划擦性能。均匀富Zn和富Al组成的复合组织结构，综合利用了 Al的钝化保护和Zn牺牲阳极保护，与传统热浸镀Zn相比，耐蚀性能较热镀锌提高50%。
【附图说明】
[0024]图1为本发明技术流程图。
[0025]图2为中心粒径为38 μ m的Zn_22wt.%A1粉末形貌SEM照片，粒径彡1ym的颗粒比例为8%，彡80 μ m的颗粒比例为5%。
[0026]图3为Zn_22wt.%A1粉末单个颗粒内部组织的SEM照片，主要为激冷态的枝晶组织结构。
[0027]图4为高速喷射沉积涂层截面微观组织的SEM照片，可以看到组织极不均匀，明显存在严重塑性变形区(图中A区)和轻微塑性变形区(图中B区)，并且孔隙较多(图中箭头所指区域)。
[0028]图5为均匀化退火后涂层微观组织的SEM照片，与图4相比，组织明显均匀，形成富Zn相(亮区)和富Al相(暗区)均布的复合结构，有效改善涂层的力学性能、成形性能和耐蚀性。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
[0030]结合图1，一种复合结构Zn-Al合金防护涂层的制造方法，首先设计Zn-Al合金成分，Al元素含量为5-35wt.%，余量为Zn和不可避免的杂质；然后制备Zn-Al合金粉末，获得颗粒内部为细小的枝晶组织粉末；然后利用高速惰性或还原性气体为载气，在钢铁结构件表面高速喷射沉积100-500 μ m厚的Zn-Al合金涂层；最后对涂层进行均匀化退火处理，获得由富Zn相和富Al相均匀分布的复合组织结构。
[0031]实施例1
[0032]粉末颗粒成分(wt.%)包含22%A1，余量为Zn和不可避免的杂质。采用气雾化方式制备Zn-Al合金粉末,雾化气体为氮气，粉末颗粒中心粒径38 μ m,粒径小于10 μ m和大于80 μ m的颗粒比例分别为8%和10%，颗粒内部组织结构如图2所示，粉末外观形貌如图3所示。高速喷射沉积气体为含1%H2与工业氮气的混合气体，喷涂过程颗粒温度为100°C，获得涂层微观组织结构如图4所示。高速喷射沉积涂层热处理温度300°C，保温时间120min，力口热速率10°C /min，冷却速率25°C /min，涂层微观组织如图5所示。获得的Zn-Al合金涂层消除了局部不均匀塑性变形，硬度和耐蚀性较热镀锌分别提高50%和90%。
[0033]实施例2
[0034]粉末颗粒成分(wt.%)包含5%A1，余量为Zn和不可避免的杂质。采用气雾化方式制备Zn-Al合金粉末,雾化气体为氮气,粉末颗粒中心粒径43 μ m,粒径小于10 μ m和大于80 μ m的颗粒比例分别为5%和18%。高速喷射沉积气体为含2.5%C0与工业氮气的混合气体，喷涂过程颗粒温度为80°C。高速喷射沉积涂层热处理温度260°C，保温时间180min，加热速率5°C /min，冷却速率30°C /min，获得的Zn-Al合金涂层完全消除了沉积颗粒局部严重塑性变形，硬度和耐蚀性较热镀锌分别提高30%和1.5倍以上。
[0035]实施例3
[0036]粉末颗粒成分(wt.%)包含33%A1，余量为Zn和不可避免的杂质。采用气雾化方式制备Zn-Al合金粉末,雾化气体为氮气，粉末颗粒中心粒径48 μ m,粒径小于10 μ m和大于80 μ m的颗粒比例分别为3%和19%。高速喷射沉积气体为含2%H2与氦气的混合气体，喷涂过程颗粒温度为160°C。高速喷射沉积涂层热处理温度345°C，保温时间lOOmin，加热速率80C /min,冷却速率20°C /min,获得的Zn-Al合金涂层硬度和耐蚀性较热镀锌分别提高30%和1.5倍以上。
[0037]本发明可以优化高速喷射沉积后的严重变形组织结构，释放涂层内部压应力，降低涂层脆性，改善成形性能。涂层组织与冷喷涂相比更加致密，硬度较热镀锌提高20%以上，涂层的抗划擦性能显著提高。
【主权项】
1.一种均匀复合结构锌铝防护涂层，其特征在于:所述涂层为Zn-Al合金组成，Al元素含量为5-35wt.%，余量为Zn和不可避免的杂质；所述粉末中心粒径范围为35-50 μ m，其中，粒径< 10 μ m的粉末比例体积比不超过10%,粒径彡80 μ m的粉末粒径体积比不超过20% ；所述颗粒内部为细小的枝晶组织。2.权利要求1所述均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于:包括: a、配制Zn-Al合金成分，Al元素含量为5_35wt.%,余量为Zn和不可避免的杂质； b、采用雾化激冷的方法制备Zn-Al合金粉末，获得颗粒内部为细小的枝晶组织粉末； C、然后利用高速惰性气体和/或还原性气体为载气，在钢铁结构件表面高速喷射沉积100-500 μ m厚的Zn-Al合金涂层；最后对涂层进行均匀化退火处理，获得由富Zn相和富Al相均匀分布的复合组织结构；所述均匀化退火处理包括涂层的热处理、恒温和冷却过程。3.根据权利要求2所述的均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤b所述雾化气体为惰性气体。4.根据权利要求2所述的均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤b所述合金粉末中心粒径范围介于35-50 μ m,其中，粒径< 10 μ m的粉末体积比不超过10%,^ 80 μ m粉末粒径的体积比不超过20%。5.根据权利要求2所述的均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤c所述载气为含H2或CO与氮气混合气体,或H2或CO与氦气的混合气体,或H2与氮气、氦气三者混合，或CO与氮气、氦气三者混合；其中H2或CO体积比小于3%。6.根据权利要求2所述的均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤c所述高速喷射沉积过程中Zn-Al合金颗粒自身温度小于0.3Tm, Tm为Zn-Al合金的熔点。7.根据权利要求2所述的均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤c所述热处理温度范围为250-350°C，保温时间介于30-180min之间。8.根据权利要求2或7所述的均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于，高速喷射沉积Zn-Al合金涂层热处理随炉加热，加热速率5-10°C /min。9.根据权利要求2所述的均匀复合结构锌铝防护涂层的制备方法，其特征在于，所述热处理冷却速率大于20°C /min。
【专利摘要】本发明提供了一种均匀复合结构锌铝防护涂层，并提供了该涂层的制备方法。包括配制Zn-Al合金成分，Al元素含量为5-35wt.%，余量为Zn和不可避免的杂质；采用雾化激冷的方法制备Zn-Al合金粉末，获得颗粒内部为细小的枝晶组织粉末；然后利用高速惰性气体和/或还原性气体为载气，在钢铁结构件表面高速喷射沉积100-500μm厚的Zn-Al合金涂层。本发明可以优化高速喷射沉积后的严重变形组织结构，释放涂层内部压应力，降低涂层脆性，改善成形性能。涂层组织与冷喷涂相比更加致密，硬度较热镀锌提高20%以上，涂层的抗划擦性能显著提高。
【IPC分类】B22F9/08, C23C24/08, B22F1/02, C22C18/04
【公开号】CN104946930
【申请号】CN201410122868
【发明人】梁永立, 史弼, 杨晓萍, 张宇军, 张俊宝
【申请人】宝山钢铁股份有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月28日