一种在低碳钢基体上制备Fe-Al金属间化合物涂层的方法

摘要

本发明公开了一种在低碳钢基体上制备Fe-Al金属间化合物涂层的方法，采用纯铁粉、铝粉为主要反应物，添加少量的金红石或者钛白粉、氟化钙以及铬粉与Si粉，将这些粉末放在球磨机中混合均匀后或用冷压的方法制备成薄片、或者直接均匀铺洒在低碳钢板上，固定后用电极引弧进行熔覆；所述反应物的比例为，铝粉11-26份，铁粉55-68份，金红石为8-10份，氟化钙为5-6份，铬粉1-2份，硅粉3-5份，以质量计。用本发明获得涂层有很高的硬度、耐蚀性及抗氧化性，可用于相关场合的耐蚀及耐氧化防护，例如发电厂的烟道防护等。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在低碳钢基体上制备Fe-Al金属间化合物涂层的方法。

背景技术

Fe-Al金属间化合物密度低，比强度高，具有优良的高温抗氧化、抗硫化腐蚀以及耐磨损 性能，而且不含稀贵元素，成本低，在航天材料和高温结构材料领域内有重要的应用。如果 能在钢基表面制备Fe-Al金属间化合物涂层，可以提高基体材料的高温抗氧化，耐硫化腐蚀 等性能。目前采用Fe-Al金属间化合物涂层制备的方法包括热喷涂、堆焊以及熔覆等。尽管 有很多的研究报道，但是制备的铁铝金属间化合物涂层存在较大的开裂倾向，当以铝粉为反 应原料时，铝粉在反应过程中存在较严重的烧损，最终成分偏差较大。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提出了在低碳钢基体上制备Fe-Al金属间化合物涂层的方 法。

一种在低碳钢基体上制备Fe-Al金属间化合物涂层的方法，采用纯铁粉、铝粉为主要反 应物，添加少量的金红石或者钛白粉、氟化钙以及铬粉与Si粉，将这些粉末放在球磨机中混 合均匀后或用冷压的方法制备成厚度1-2毫米的薄片、或者直接均匀铺洒在低碳钢板上，用 水玻璃或者有机胶漆固定，然后用氩气保护的钨极电极引弧进行熔覆。

典型的比例为，铝粉11-26份，铁粉55-68份，金红石为8-10份，氟化钙为5-6份，铬 粉1-2份，硅粉3-5份，以质量计。

利用电弧热加热熔化混合粉末并促进合金化反应，最终可以获得致密的铁铝金属间化合 物涂层，根据铁铝比例的不同可以获得B2结构的FeAl金属间间化合物或者含有少量DO3 结构的Fe3Al金属间化合物涂层。

其中金红石及氟化钙的加入在熔覆过程中形成一层熔渣覆盖于涂层表面，促进了成型， 同时极大地避免了铝元素的烧损；而Cr与Si的加入则细化了晶粒及增强了涂层的韧性，极 大地避免了大面积熔覆时裂纹的产生。

本发明的有益效果是，用本方法获得涂层有很高的硬度、耐蚀性及抗氧化性，可用于相 关场合的耐蚀及耐氧化防护，例如发电厂的烟道防护等。

具体实施方式

下面实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：金红石为10%，氟化钙为5%，铬粉1%，硅粉3%，铝粉26%，铁粉55%。球 磨混合后冷压成1毫米厚的片状，置于低碳钢表面，用氩弧熔覆，电流为90A，最后获得涂 层为B2结构的FeAl金属间化合物，表面微观硬度为500HV，抗氧化性是低碳钢的20倍。

实施例2：金红石为8%，氟化钙为6%，铬粉2%，硅粉5%，铝粉11%，铁粉68%。球磨 混合后以预置粉的形式铺在低碳钢表面，水玻璃为粘结剂，厚度为1.5毫米，置于低碳钢表 面，用氩弧熔覆，电流为100A，最后获得涂层为B2结构的FeAl与少量DO3结构Fe3Al的混 合物的涂层，表面微观硬度为580HV，5%硫酸溶液中的腐蚀速率为低碳钢的八分之一。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属 领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性 劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。