近年來,國內外對熱噴涂非晶合金涂層材料進行了大量研究,尤其在鎳基和鐵基體系上,取得顯著成果。但能具備量產并達到工業化工程應用的不多,國外有Liquidmetal Coatings LLC(美國)公司、國內有北京中機聯供非晶科技股份有限公司。
Liquidmetal Coatings LLC(美國)公司生產的鐵基非晶涂層材料,非晶形成能力強,使用他們的產品制備的非晶涂層具有卓越的防腐、耐磨性能、耐高溫,而且強度高、可后續加工(車、銷、磨、拋等),在石油化工、電力、機械、汽車等領域已經有許多工程應用案例。北京中機聯供非晶科技股份有限公司的產品報道較少。
中科院金屬所、中科院材料所、同濟大學、北京科技大學等單位均有課題組在研究非晶涂層,但大多還在實驗室階段,其應用案例報道較少。科盾公司擁有Liquidmetal Coatings LLC(美國)的核心材料和自己研發的獨有涂層制備技術,在國內非晶涂層領域的領先優勢明顯。
一、非晶合金材料簡介
非晶合金是指固態條件下原子的三維空間呈拓撲無序狀排列,而且在一定的溫度范圍內保持相對穩定的狀態,又稱為金屬玻璃。
特點:
成分均一
結構均一(沒有晶體缺陷)
優異的機械性能和化學性能
非晶合金材料的制備
傳統制備方法制備儀器及工藝要求苛刻;僅限于粉末狀、帶狀及有限形狀的塊體。
二、非晶合金涂層
為了擴展非晶合金材料在工程領域的大面積的應用,大量研究表明,采用熱噴涂技術制備的非晶合金涂層具有優異的物理、化學性能。
熱噴涂技術
成本低、效率高、面積大、環境友好、涂層至密
非晶合金涂層
高強度、高硬度、優異的耐磨性能、優異的耐腐蝕性能、優異的耐空蝕性能
非晶合金涂層的制備
熱噴涂技術種類
等離子噴涂(ps)
優點:效率高、涂層致密、結合強度高
缺點:噴涂材料只能是粉末、對粉末粒要求高
電弧噴涂(EAS)
優點:直接噴涂絲材,成本低、效率高、設備操作簡單
缺點:孔隙率較高
超音速火焰噴涂(HVOF)
優點:圖層綜合性能較好:優異的耐磨、耐腐蝕,良好的磁學、熱學性能
缺點:存在未熔顆粒
集中熱噴涂技術制備非晶合金涂層的噴涂參數及涂層性能
常見的非晶合金涂層
Fe基
高硬度、高強度,優異的耐腐蝕與耐磨性能,良好的磁學性能,較低的應用成本
FeCrMoCB FeCrPC FeCroPC FeAINbB
FeCrMoPC FeAINbB
FeCrSiBMn
FeCrMnMoWBCSI
FeBSiMnNbW
FeCrBSiMnNBY
Ni基
優異的耐腐蝕性能,制備成本較高,。主要用于制備功能涂層
NiZrTiSiSn
NiCrBMo
NiNbTiZrCoCu
Ti基
在強腐蝕介質中具有優異的耐腐蝕性能
TiZrNiCuBe
Zr基
良好的力學性能,高密度、強耐腐蝕性,但硬度較低,不太適合做耐磨涂層
ZrTiCuAIN
AI基
密度低,極強的耐腐蝕性能,結構較致密、顯微硬度高
AINiMnFe
三、非晶合金涂層的應用
非晶合金涂層應用于地下核廢料儲存罐表面
海洋環境下艦船上的關鍵零部件表面
四、非晶合金涂層發展趨勢
發展狀況
目前,國外熱噴涂非晶合金涂層已經開始商業化推廣,而國內基本仍處于對非晶合金涂層材料制備工藝及耐腐蝕、耐磨損性能的理論研究階段,實際應用較少。
實際應用
熱噴涂非晶合金涂層技術的開發應用,對我國金屬結構件的腐蝕與防護、強化修復產業的升級改造,以及發展國家倡導的節能經濟、循環經濟以及環境保護方面,具有重要意義。
五、非晶合金涂層的專利概況
六、非晶合金涂層相關企業
國內主要研發機構
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