一种添加Al元素提高FeCoCr涂层腐蚀性能的方法与流程

本发明涉及一种添加al元素提高fecocr涂层腐蚀性能的制备方法，主要应用于s355钢的表面改性处理，属于新材料制备领域。

背景技术：

丰富的海洋资源是人类活动不可缺少的组成部分，而海洋平台是获取海洋资源时必不可少的工具，其由于长期处于海洋环境中而不可避免地受到海水的腐蚀。常用的控制腐蚀的方法有应用涂层、衬里、金属包层、缓蚀剂和合金化等。考虑到成本、效益和其使用寿命，涂层技术是一种很有前途的腐蚀控制方法。

铝基涂层具有低电极电位以及良好的物理化学性能，但是铝涂层耐磨性差的缺点逐渐暴露出来，不利于海洋工程的应用。因此，如何改善涂层的结构，提高涂层的性能成为当前研究的热点。铁铝金属间化合物fe3al（do3）和feal（b2）具有耐腐蚀性、耐磨性和强度高的特点，在表面保护涂层方面具有广阔的应用前景。

本发明专利采用激光熔覆方法在fecocr涂层中添加了al元素，提高其抗腐蚀性能，为s355钢表面改性处理提供了一种可行的方法。

技术实现要素：

（1）本发明专利所用的fecocr粉末质量分数为（%）：cr9.30、co5.20、mo3.07、ni2.16、c9.65，其余为铁。采用行星球磨机对铝质量分数为50%的alfecocr粉末进行研磨，研磨时间为1小时。

（2）本发明专利采用同步送粉方式，通过同步送粉机将粉末送入激光照射的熔池中，实现了粉末添加和熔覆的同步进行。采用氩气保护激光熔覆工艺，工艺参数：激光扫描速度分别为3、5和7mm•s⁻¹，光斑直径为4mm，激光功率为1000w，送粉速度为12g•min⁻¹，氩气进给速度为8g•min⁻¹。

（3）所制备涂层在3.5%nacl溶液中的动电位极化曲线发生正向移动，其抗电化学腐蚀性能优于基体，腐蚀性能得到进一步提高。

附图说明

图1激光熔覆示意图

图2alfecocr粉末形貌

图3alfecocr粉末物相

图4扫描速度为3mm/s的alfecocr涂层表面形貌

图5扫描速度为5mm/s的alfecocr涂层表面形貌

图6扫描速度为7mm/s的alfecocr涂层表面形貌

图7alfecocr涂层物相

图8alfecocr涂层极化曲线

具体实施方式

（1）图1为本发明所采用的alfecocr粉末形貌。粉末呈现不规则球形，大小不一，大颗粒直径约为50-100μm，小颗粒直径约为1-10μm。小颗粒粘附在大颗粒上，颗粒间具有良好的流动性。

（2）图2为本发明所采用的alfecocr粉末的xrd物相。粉末由在38.5、65.2、78.1和82.2°的al峰、在44.8°的co3fe7和ni–cr–fe峰以及在44.8和82.2°的fe峰组成，不含其他杂质相。

（3）图3为所制备的alfecocr涂层表面形貌。在激光扫描速度为3、5和7mm/s时涂层表面光滑致密，有一些黑色凹坑和白色凸起。

（4）图4为所制备的alfecocr涂层的xrd物相。涂层主要由feal、fe3al、alcrfe和fe0.875mo0.125相组成，扫描速度对alfecocr涂层组成没有明显的影响。

（5）图5为所制备的alfecocr涂层在3.5%nacl溶液中的动电位极化曲线。与基体相比，涂层的动电位极化曲线发生正向移动，抗电化学腐蚀性能优于基体，对基体进行了有效的保护。

技术特征：

1.一种添加al元素提高fecocr涂层腐蚀性能的制备方法,其特征在于包含如下步骤：

1）对基材进行机械抛光和清洗；

2）对al粉及fecocr粉进行球磨；

3）在基材上制备alfecocr涂层。

2.如权利要求1所述的一种添加al元素提高fecocr涂层腐蚀性能的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中的清洗为使用丙酮进行的超声清洗,清洗时间为15min。

3.如权利要求1所述的一种添加al元素提高fecocr涂层腐蚀性能的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中对喷涂铝质量分数为50%的alfecocr粉末进行球磨，研磨时间为1小时。

4.如权利要求1所述的一种添加al元素提高fecocr涂层腐蚀性能的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中制备方式为激光熔覆，光斑直径为4mm，激光功率为1000w。

5.如权利要求1所述的一种添加al元素提高fecocr涂层腐蚀性能的制备方法，其特征在于，所述步骤3）采用氩气保护方式，氩气进给速度为8.12g/min。

6.如权利要求1所述的一种添加al元素提高fecocr涂层腐蚀性能的制备方法，其特征在于，所述步骤3）采用同步送粉方式，通过同步送粉机将涂层粉送入激光照射的熔池中，实现粉末添加和熔覆的同步进行，送粉速率为12g/min。

技术总结
本发明涉及一种添加Al元素提高FeCoCr涂层腐蚀性能的制备方法，主要应用于S355钢的表面改性处理。该处理方法采用激光熔覆技术制备了AlFeCoCr涂层，避免了单一的Al涂层和单一的Fe基涂层在海洋环境下耐腐蚀性能差的难题。本发明专利将Al元素添加到FeCoCr涂层中，与基体相比，动电位极化曲线发生正向移动，其抗电化学腐蚀性能优于基体。本发明专利所制备的涂层适用于海洋环境，有效地提高了海洋平台结构防腐和安全使用性能。

技术研发人员：孔德军;吴晨;赵文;张伟
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2019.12.10
技术公布日：2020.05.08