一種在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，采用純鐵粉、鋁粉為主要反應(yīng)物，添加少量的金紅石或者鈦白粉、氟化鈣以及鉻粉與Si粉，將這些粉末放在球磨機中混合均勻后或用冷壓的方法制備成薄片、或者直接均勻鋪灑在低碳鋼板上，固定后用電極引弧進行熔覆；所述反應(yīng)物的比例為，鋁粉11-26份，鐵粉55-68份，金紅石為8-10份，氟化鈣為5-6份，鉻粉1-2份，硅粉3-5份，以質(zhì)量計。用本發(fā)明獲得涂層有很高的硬度、耐蝕性及抗氧化性，可用于相關(guān)場合的耐蝕及耐氧化防護，例如發(fā)電廠的煙道防護等。
【專利說明】一種在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Fe-Al金屬間化合物密度低，比強度高，具有優(yōu)良的高溫抗氧化、抗硫化腐蝕以及耐磨損性能，而且不含稀貴元素，成本低，在航天材料和高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域內(nèi)有重要的應(yīng)用。如果能在鋼基表面制備Fe-Al金屬間化合物涂層，可以提高基體材料的高溫抗氧化，耐硫化腐蝕等性能。目前采用Fe-Al金屬間化合物涂層制備的方法包括熱噴涂、堆焊以及熔覆等。盡管有很多的研究報道，但是制備的鐵鋁金屬間化合物涂層存在較大的開裂傾向，當以鋁粉為反應(yīng)原料時，鋁粉在反應(yīng)過程中存在較嚴重的燒損，最終成分偏差較大。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，提出了在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法。
[0004]一種在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，采用純鐵粉、鋁粉為主要反應(yīng)物，添加少量的金紅石或者鈦白粉、氟化鈣以及鉻粉與Si粉，將這些粉末放在球磨機中混合均勻后或用冷壓的方法制備成厚度1-2毫米的薄片、或者直接均勻鋪灑在低碳鋼板上，用水玻璃或者有機膠漆固定，然后用氬氣保護的鎢極電極引弧進行熔覆。
[0005]典型的比例為，鋁粉11-26份，鐵粉55-68份，金紅石為8_10份，氟化鈣為5_6份，鉻粉1-2份，硅粉3-5份，以質(zhì)量計。
[0006]利用電弧熱加熱熔化混合粉末并促進合金化反應(yīng)，最終可以獲得致密的鐵鋁金屬間化合物涂層，根據(jù)鐵鋁比例的不同可以獲得B2結(jié)構(gòu)的FeAl金屬間間化合物或者含有少量D03結(jié)構(gòu)的Fe3Al金屬間化合物涂層。
[0007]其中金紅石及氟化鈣的加入在熔覆過程中形成一層熔渣覆蓋于涂層表面，促進了成型，同時極大地避免了鋁元素的燒損；而&與Si的加入則細化了晶粒及增強了涂層的韌性，極大地避免了大面積熔覆時裂紋的產(chǎn)生。
[0008]本發(fā)明的有益效果是，用本方法獲得涂層有很高的硬度、耐蝕性及抗氧化性，可用于相關(guān)場合的耐蝕及耐氧化防護，例如發(fā)電廠的煙道防護等。
【具體實施方式】
[0009]下面實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0010]實施例1:金紅石為10%，氟化鈣為5%，鉻粉1%，硅粉3%，鋁粉26%，鐵粉55%。球磨混合后冷壓成I毫米厚的片狀，置于低碳鋼表面，用氬弧熔覆，電流為90A，最后獲得涂層為B2結(jié)構(gòu)的FeAl金屬間化合物，表面微觀硬度為500HV，抗氧化性是低碳鋼的20倍。
[0011 ] 實施例2:金紅石為8%，氟化鈣為6%，鉻粉2%，硅粉5%，鋁粉11%，鐵粉68%。球磨混合后以預(yù)置粉的形式鋪在低碳鋼表面，水玻璃為粘結(jié)劑，厚度為1.5毫米，置于低碳鋼表面，用氬弧熔覆，電流為100A，最后獲得涂層為B2結(jié)構(gòu)的FeAl與少量D03結(jié)構(gòu)Fe3Al的混合物的涂層，表面微觀硬度為580HV，5%硫酸溶液中的腐蝕速率為低碳鋼的八分之一。
[0012]上述雖然對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種 修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，其特征是，采用純鐵粉、鋁粉為主要反應(yīng)物，添加少量的金紅石或者鈦白粉、氟化鈣以及鉻粉與Si粉，將這些粉末放在球磨機中混合均勻后或用冷壓的方法制備成薄片、或者直接均勻鋪灑在低碳鋼板上，固定后用電極引弧進行熔覆；所述反應(yīng)物的比例為，鋁粉11-26份，鐵粉55-68份，金紅石為8-10份，氟化鈣為5-6份，鉻粉1_2份，娃粉3-5份，以質(zhì)量計。
2.如權(quán)利要求1所述的在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，其特征是，所述薄片的厚度為1-2毫米。
3.如權(quán)利要求1所述的在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，其特征是，所述粉末通過水玻璃或者有機膠漆固定。
4.如權(quán)利要求1所述的在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，其特征是，用氬氣保護的鎢極電極引弧進行熔覆。
5.如權(quán)利要求1所述的在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，其特征是，所述反應(yīng)物的質(zhì)量分數(shù)為:金紅石為10%，氟化鈣為5%，鉻粉1%，硅粉3%，鋁粉26%，鐵粉55%。
6.如權(quán)利要求1所述的在低碳鋼基體上制備Fe-Al金屬間化合物涂層的方法，其特征是，所述反應(yīng)物的質(zhì)量分數(shù)為:金紅石為8%,氟化鈣為6%,鉻粉2%,娃粉5%,招粉11%,鐵粉68%。`
【文檔編號】B22F1/00GK103526200SQ201310464454
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】王龍林, 高永芬, 翟慎會, 欒濤, 鄒勇 申請人:山東電力工程咨詢院有限公司