[RU]

В настоящем изобретении раскрывается композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла. Антикоррозионное покрытие содержит слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл или многоэлементный слой из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, при этом слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 4,7-60% Al, 0,02-5% RE и остальное - Zn; слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 5-60% Al, 0,02-10% RE и остальное - Zn; и покрытие цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 5-85% Al, 0,01-5% RE, 30-95% Zn и 0,05-10% Mg. Покрытие, раскрытое в настоящем изобретении, имеет следующие преимущества: низкая пористость, хороший самоуплотняющий эффект, устойчивые антикоррозионные характеристики, низкая себестоимость, хорошая экономическая применимость и т.п. и может применяться в высококоррозионной почвенной среде.

(57) Реферат / Формула:

В настоящем изобретении раскрывается композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла. Антикоррозионное покрытие содержит слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл или многоэлементный слой из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, при этом слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 4,7-60% Al, 0,02-5% RE и остальное - Zn; слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 5-60% Al, 0,02-10% RE и остальное - Zn; и покрытие цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 5-85% Al, 0,01-5% RE, 30-95% Zn и 0,05-10% Mg. Покрытие, раскрытое в настоящем изобретении, имеет следующие преимущества: низкая пористость, хороший самоуплотняющий эффект, устойчивые антикоррозионные характеристики, низкая себестоимость, хорошая экономическая применимость и т.п. и может применяться в высококоррозионной почвенной среде.

---

P10841120EA
АНТИКОРРОЗИОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЗАГЛУБЛЕННОГО ТРУБОПРОВОДА НА ОСНОВЕ ЧЕРНОГО МЕТАЛЛА И СПОСОБ ЕГО
НАПЫЛЕНИЯ
Область изобретения
Настоящее изобретение относится к композиционному антикоррозионному покрытию и способу его напыления, в частности, к наружному антикоррозионному покрытию активного металла заглубленного трубопровода из чугуна с шаровидным графитом и способу его напыления.
Предпосылки изобретения
Технология электродугового термического напыления имеет огромное число разработанных способов нанесения на поверхности стальных конструкций в атмосферной среде, и включенные типичные покрытия содержат цинковые слои, алюминиевые слои и цинк-алюминиевые слои. Для того чтобы продлить срок службы, изоляционную грунтовочную краску + промежуточную краску + кроющую краску наносят на внешние поверхности цинковых слоев, алюминиевых слоев и цинк-алюминиевых слоев. Также существуют способы применения псевдосплавов цинк-алюминий-магний. До сих пор почти все документы о покрытиях из сплава/псевдо сплава были направлены на исследования нанесения в атмосферных условиях, но исследования о коррозионной стойкости покрытий, нанесенных с помощью электродугового термического напыления, в почве описывались редко.
В китайском патенте на изобретение № CN101451243 В под названием "Способ и процесс электродугового напыления системы композиционного антикоррозионного покрытия на стальную конструкцию" раскрывается способ
электродугового напыления антикоррозионного покрытия на стальной конструкции. Способ включает следующие этапы: сперва осуществление пескоструйной обработки на поверхности стальной конструкции, а затем последовательное напыление покрытия из анодного металла, покрытия из водонепроницаемой грунтовочной краски, покрытия из промежуточной краски и покрытия из кроющей краски. Были достигнуты эффекты предотвращения повреждения стальной конструкции от океанического климата и климата с городскими кислотными дождями, но способ имеет недостатки, которые заключаются в долгих сроках строительства и значительно увеличенной стоимости, вызванные нанесением покрытия в несколько раз, и не исследует антикоррозионный эффект в почвенной среде.
В китайской патентной заявке № CN201110111175.6 под названием "Композиционное покрытие со стойкостью к морской коррозии и высокотемпературной коррозии и способ его получения" раскрывается композиционное покрытие со стойкостью к морской коррозии и высокотемпературной коррозии и способ его получения. Способ получения включает следующие этапы: сперва осуществление электродугового напыления проволокой с порошковым сердечником FeCrAIRE на стальную матрицу с образованием покрытия, а затем напыление проволокой с порошковым сердечником ZnAlMgRE на поверхность покрытия FeCrAIRE с образованием защитного покрытия, при этом проволока с порошковым сердечником ZnAlMgRE содержит порошок редкоземельного металла и никеля, а порошок редкоземельного металла и никеля содержит 60% никеля и 40% редкоземельного металла. Применяя данную технологию, можно улучшить антикоррозионный эффект покрытия в океанической среде, атмосферной среде и среде горячего газа, но недостатком является то, что никель может увеличить электрический потенциал покрытия, осуществление защиты растворимого анода явно ослабевает, покрытие не является подходящим для электрохимической коррозионной почвенной среды, и патентная заявка не изучает характеристики
коррозионной стойкости покрытия в почвенной среде.
Показатели коррозии в почвенной среде намного сложнее, чем таковые в атмосферной среде, и скорость коррозии металлов в сильно коррозионноактивной почве намного выше, чем таковая в атмосферной среде. Заглубленные металлические трубопроводы содержат стальные трубы и железные трубы, так как скорость коррозии стальных труб намного выше, чем железных труб, внешние покрытия заглубленных стальных труб обычно включают органические покрытия + меры катодной защиты в настоящее время, и затраты на обнаружение и техническое обслуживание являются более высокими; и кроме того, вследствие катодной защиты наложенным током, легко может возникнуть дефект водородной хрупкости, и иногда, заглубленные стальные трубы имеют явления утечки во многих местах после эксплуатации в течение года, таким образом, вызывая колоссальные экономические потери и вызывая колоссальные неблагоприятные эффекты для общества. В противоположность этому, скорость коррозии труб из чугуна с шаровидным графитом намного ниже, чем у стальных труб, и такая сложная мера катодной защиты, как у стальных труб, не требуется. В общем, осуществляется электродуговое напыление металлических цинковых слоев или цинк-алюминиевых покрытий на поверхности труб из чугуна с шаровидным графитом и дополнительно осуществляется нанесение уплотнительных отделочных слоев для заполнения отверстий на поверхности металлических покрытий. Традиционное покрытие Zn имеет следующие недостатки, например, с одной стороны, имеют место более высокая пористость и более слабые антикоррозионные характеристики, и с другой стороны, в морской воде или в среде с более высоким содержанием хлорид-ионов из-за проникновения хлорид-ионов, карбонаты и другие продукты коррозии, которые относительно труднорастворимы в воде, на поверхности покрытия Zn быстро замещаются соединениями хлористых солей, которые являются свободными и легкорастворимыми, и самовосстановление продуктов коррозии значительно падает; и хотя покрытие ZnAl включает преимущества
цинкового покрытия и алюминиевого покрытия, пористость все еще остается значительной, плотность продуктов коррозии является низкой, самоуплотняющий эффект все еще не является достаточным, и таким образом коррозионная стойкость покрытия ZnAl в сильно коррозионной почвенной среде является недостаточной.
Вследствие быстрого развития современного производства коррозионная активность почвы значительным образом увеличивается, и высококоррозионные почвенные районы все в большей мере становятся распространенными. Существующие покрытия Zn и ZnAl в большей мере неспособны удовлетворять потребности наружных антикоррозионных покрытий заглубленных труб из чугуна с шаровидным графитом. В связи с этим, актуальной является разработка исследований работоспособности наружного антикоррозионного покрытия заглубленного трубопровода из чугуна с шаровидным графитом в высококоррозионной почвенной среде.
Краткое описание настоящего изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла и способ его напыления, характеризующееся следующими преимуществами: низкая пористость, хороший самоуплотняющий эффект, устойчивые антикоррозионные характеристики, низкая себестоимость, хорошая экономическая применимость и т.п.
Для решения проблем предыдущего уровня техники в настоящем изобретении внедряется следующее техническое решение.
Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла содержит слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, и слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 4,7-85% А1, 0,0110% RE и остальное - Zn.
В композиционном антикоррозионном покрытии для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытом в настоящем изобретении, слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 4,7-60% А1, 0,02-5% RE и остальное - Zn; и осуществление нанесения уплотнительного отделочного слоя для заполнения отверстий на поверхность слоя из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, в слое из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, металлическая фаза, образованная сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, содержит фазу, богатую цинком, фазу, богатую алюминием, фазу, богатую сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение, при этом, предпочтительно, содержание по весу металлических соединений, соответственно, является следующим:
фаза, богатая цинком, составляет 60,0-95,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 4,8-35,0%, фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,01-5,0%, и сумма составляет 100%;
еще более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 70,0-88,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-28,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-5,0%;
более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 75,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 12,0-25,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,05-3,0%;
при этом фаза, богатая цинком, предпочтительно содержит 54-96% Zn, 0,5-42% А1 и 0,01-5,0% RE; фаза, богатая алюминием, содержит 50-95% А1, 1,5-45% Zn и 0,01-5,0% RE; и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение содержат 65-99% Zn, 0,5-35% А1 и 0,053,0% RE. С помощью испытаний анализа растрового электронного микроскопа и энергетического спектра выявлено, что фазовая структура и распределение могут безусловно улучшить прилипание, пористость и коррозионную стойкость слоя из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, и главными причинами являются следующие: остаточный редкоземельный элемент является растворенным твердым веществом в эвтектической фазе, значительное большинство редкоземельных элементов образует многоэлементные интерметаллические соединения с цинком, алюминием, примесью железа и кремния, небольшая часть этих интерметаллических соединений распределяется внутрикристаллитно, и большинство интерметаллических соединений обогащаются на границе кристаллитов, таким образом, играя роль в измельчении кристаллитов и текстуре покрытия и лучше ингибируя межкристаллитной коррозии; и автор также обнаруживает, что редкоземельный металл может очищать примеси, измельчать кристаллиты, обогащаться на поверхности покрытия и образовывать плотный и однородный оксидный слой на поверхности, и он также хорошо предотвращает диффузию внешних примесных атомов в сплав и дополнительно задерживает процесс окисления и коррозии.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, антикоррозионное покрытие содержит слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, при этом слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 5-60% А1, 0,02-10% RE и остальное - Zn; и слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл получен с помощью способа электродугового напыления.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, в слое из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, металлическая фаза, образованная сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, содержит фазу, богатую цинком, фазу, богатую алюминием, фазу, богатую сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение, при этом, предпочтительно, содержание по весу металлических соединений, соответственно, является следующим:
фаза, богатая цинком, составляет 50,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-45,0%, фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-10%, и сумма составляет 100%;
еще более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 68,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-30,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-8%;
более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 73,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 12,0-25,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-5%;
при этом фаза, богатая цинком, предпочтительно содержит 58-98% Zn, 1-40% А1 и 1-5,0% RE; фаза, богатая алюминием, содержит 55-98% А1, 1,5-40% Zn и 0,015,0% RE; и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение содержат 60-95% Zn, 0,5-35% А1 и 0,1-10,0% RE.
В композиционном антикоррозионном покрытии для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытом в настоящем изобретении,
осуществляется нанесение уплотнительного отделочного слоя для заполнения отверстий на поверхность слоя из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, уплотнительный отделочный слой для заполнения отверстий предпочтительно представляет собой слой покрытия на водной основе, слой покрытия на основе растворителя или слой порошкового покрытия, при этом толщина уплотнительного отделочного слоя для заполнения отверстий составляет 60-180 мкм, предпочтительно 100-150 мкм.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, Zn составляет 56-85%, а А1 составляет 14-42%.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, RE составляет предпочтительно 0,05-2%, еще более предпочтительно 0,1-1,0% и более предпочтительно 0,6-1,0%.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного
трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении,
удельная нагрузка слоя из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл или
слоя из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл составляет 1302 2
400 г/м , предпочтительно 200 г/м .
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, RE представляет собой по меньшей мере один из лантана, церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, скандия и иттрия; предпочтительно по меньшей
мере один из лантана, церия, празеодима и неодима и более предпочтительно по меньшей мере один из лантана и церия.
Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла содержит многоэлементный слой из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, предпочтительно на поверхность многоэлементного слоя из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл осуществляется нанесение уплотнительного отделочного слоя для заполнения отверстий; и трубопровод на основе черного металла предпочтительно представляет собой трубопровод на основе железа, более предпочтительно трубопровод из чугуна и более предпочтительно трубопровод из чугуна с шаровидным графитом;
многоэлементный слой из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу:
5-85% А1;
0,01-5% RE;
30-95% Zn и
0,05-10% Mg.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, в многоэлементном слое из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, металлическая фаза, образованная сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, содержит фазу, богатую цинком, фазу, богатую алюминием, фазу, богатую сплавом алюминий-магний, и небольшое количество фазы, богатой сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллического соединения, при этом, предпочтительно, содержание по весу металлических соединений,
соответственно, является следующим:
фаза, богатая цинком, составляет 35,0-90,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 8,0-55,0%, фаза, богатая сплавом алюминий-магний, составляет 0,510,0%, фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,01-5,0%, и сумма составляет 100%;
еще более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 50,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-45,0%, фаза, богатая сплавом алюминий-магний, составляет 0,5-8,0% и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,054,0%;
более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 65,0-80,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 15,0-33,0%, фаза, богатая сплавом алюминий-магний, составляет 0,5-5,0% и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,053,0%;
предпочтительно, фаза, богатая цинком, содержит 55-98% Zn, 1-40% А1, 0,0110% Mg и 0,01-5,0% RE; фаза, богатая алюминием, содержит 50-90% А1, 5-45% Zn, 0,01-10% Mg и 0,01-5,0% RE; фаза, богатая сплавом алюминий-магний, содержит 90-95% А1, 1-5% Mg и 0,01-5,0% RE; и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение предпочтительно содержат 60-90% Zn, 5-30% А1, 0,01-1,0% Mg и 1-10,0% RE. С помощью исследований микроструктуры и испытаний характеристик коррозионной стойкости выявлено, что в покрытии цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл интерметаллические соединения, образованные редкоземельным металлом, Al, Mg, Si и другими элементами, распределяются на границе кристаллита или в границе, такой как шары и короткие стержни, причем в структуре распределено огромное число смещений. Редкоземельный металл
также начинает образовывать много новых фаз, включающих редкоземельный элемент с магнием и другими элементами в сплаве, и может одновременно обеспечивать формы и размеры вторых фаз для преобразования из длинных пластин и т.п. в короткие стержневидные частицы, размер частиц также становится очень маленьким, частицы распределяются способом дисперсии, и интерметаллические соединения могут ингибировать смещение границы кристаллитов, одновременно препятствовать движению дислокаций и дополнительно выполнять упрочнительную функцию; и автор изобретения также обнаруживает, что магний может эффективно предотвращать межкристаллитную коррозию сплава цинк-алюминий, но магний также снижает текучесть и пластичность сплава, таким образом, содержание является в значительной степени ограниченным, но добавление редкоземельного металла может улучшить текучесть и пластичность покрытия таким образом, что коррозионная стойкость покрытия может быть улучшена путем увеличения содержания элемента магния соответствующим образом, а также видно, что редкоземельный металл и магний могут выполнять синергическую роль.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, RE составляет предпочтительно 0,05-2%, еще более предпочтительно 0,1-1,0% и более предпочтительно 0,6-1,0%.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, способ получения многоэлементного слоя из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл может включать способы напыления с постоянной частотой вращения и одинаковым диаметром, непостоянной частотой вращения и одинаковым диаметром и постоянной частотой вращения и разным диаметром.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного
трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, предпочтительно, уплотнительный отделочный слой для заполнения отверстий представляет собой органический или неорганический слой покрытия, и толщина уплотнительного слоя для заполнения отверстий составляет 100150 мкм.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, удельная нагрузка многоэлементного слоя из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл составляет 130-400 г/м , предпочтительно 200 г/м2.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, многоэлементный слой из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл дополнительно содержит один из Си, In, Mn, Sn, Li, Si, Ti и Pb ИЛИ любую комбинацию более чем одного из таковых.
Согласно композиционному антикоррозионному покрытию для заглубленного трубопровода на основе черного металла, раскрытому в настоящем изобретении, RE представляет собой по меньшей мере один из лантана, церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, скандия и иттрия; предпочтительно по меньшей мере один из лантана, церия, празеодима и неодима и более предпочтительно по меньшей мере один из лантана и церия.
Способ напыления антикоррозионного покрытия для трубопровода на основе черного металла включает электродуговое напыление, и способ заключается в следующем:
если покрытие содержит элементы ZnAIRE - нанесение трехэлементного слоя из псевдосплава ZnAIRE на трубчатую матрицу с использованием двух проволок с
различными композициями или нанесение слоя из сплава ZnAIRE на трубчатую матрицу с использованием двух проволок со сплавом ZnAIRE с одинаковой композицией; предпочтительно образование покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл с применением проволоки со сплавом редкоземельный металл-цинк и алюминиевой проволоки или образование покрытия из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл с применением двух идентичных проволок со сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл;
если покрытие содержит элементы ZnAlMgRE - нанесение четырехэлементного слоя из пс евд о сплава ZnAlMgRE на трубчатую матрицу с использованием двух проволок с различными композициями; предпочтительно образование покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл с применением проволоки со сплавом редкоземельный металл-цинк и проволоки со сплавом алюминий-магний;
причем проволока/проволоки для нанесения покрытия из псевдосплава выбрана/выбраны из одной или двух из следующих проволок: проволока, заполненная порошковым ZnAIRE, проволока с сердечником из ZnAIRE, проволока со сплавом ZnAIRE, проволока с сердечником из Zn, проволока, заполненная порошковым Zn, проволока с сердечником из А1, проволока, заполненная порошковым А1, проволока с сердечником из AIRE, проволока, заполненная порошковым AIRE, проволока, заполненная порошковым AlMg, проволока с сердечником из AlMg, проволока с сердечником из ZnAl, проволока, заполненная порошковым ZnAl, проволока со сплавом ZnRE, проволока с сердечником из ZnRE, проволока, заполненная порошковым ZnRE, проволока со сплавом ZnAlMg, проволока с сердечником из ZnAlMg, проволока, заполненная порошковым ZnAlMg, проволока со сплавом AlMgRE, проволока с сердечником из AlMgRE, проволока, заполненная порошковым AlMgRE, проволока со сплавом ZnAlMgRE и проволока с сердечником из ZnAlMgRE.
Трубопровод на основе черного металла, содержащий композиционное
антикоррозионное покрытие, является следующим: черный металл представляет собой железо, а трубопровод представляет собой трубопровод из чугуна, предпочтительно трубопровод из чугуна с шаровидным графитом.
Арматура трубопровода из чугуна с шаровидным графитом образуется напылением покрытия на матрицу трубопроводной арматуры, и предпочтительно прочность сцепления между металлическим покрытием и трубопроводом составляет 12,5-16,5 МПа.
Способ антикоррозионной защиты арматуры трубопровода из чугуна с шаровидным графитом заключается в следующем: напыление покрытия на матрицу трубопроводной арматуры.
Способ получения коррозионностойкой арматуры трубопровода из чугуна с шаровидным графитом включает способ напыления для напыления покрытия на матрицу трубопроводной арматуры, и коррозионностойкая арматура трубопровода из чугуна с шаровидным графитом предпочтительно является стойкой к почвенной коррозии и подходящей для почвенной среды.
Исследуется пористость металлического покрытия с применением способа серой шкалы, и пористость составляет 1,5-3,6%; после осуществления испытания в солевом тумане в течение 9000 ч покрытие не имеет красной ржавчины; после осуществления ускоренного испытания покрытия на коррозию в океанической среде в течение 100 дней сопротивление поляризации составляет 9000-10000 Q CM2; ускоренная скорость коррозии покрытия при электролизе почвы предпочтительно составляет 0,03-0,06 г/см ; и после осуществления высокотемпературного ускоренного испытания покрытия на коррозию в почве в течение 30 дней сопротивление поляризации составляет предпочтительно 59506800 Q -см2.
Электродуговое напыление покрытия из сплава редкоземельный металл (магний)-цинк-алюминий должно полностью учитывать влияние
редкоземельного элемента и магниевого элемента на коррозионную стойкость покрытия, коррозионная стойкость покрытия дополнительно относится к прилипанию, пористости, электрохимическим характеристикам, стойкости к коррозии в солевом тумане, стойкости к почвенной коррозии и т.п., и все характеристики определены микроскопической фазовой текстурной структурой сплавов. С помощью изучения металлографической структуры покрытия из сплава выявлено, что когда покрытие содержит элементы Zn, А1 и RE, содержание фазы сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл и ее интерметаллического соединения составляет 0,02-10%; а когда покрытие дополнительно содержит элемент Mg, содержание фазы сплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл и ее интерметаллического соединения составляет 0,01-5,0%. При этом элемент RE может образовывать интерметаллические соединения с Zn, Al, Mg и другими примесями, интерметаллические соединения в основном обогащаются на границе кристаллитов, небольшая часть интерметаллических соединений распределена внутрикристаллитно, эти интерметаллические соединения могут изменять структуру текстуры фазы сплава, а именно, толстые, большие и непрерывные дендриты измельчаются на маленькие шарообразные или короткие стержневидные кристаллиты, состояние распределения дисперсии может обеспечить более однообразную структуру фазы сплава и эффективно ингибировать межкристаллитную коррозию, и пленка преобразования редкоземельного металла является очень плотной и наносится на поверхность покрытия таким образом, чтобы иметь способность к стойкости к проникновению внешних коррозионных сред и дополнительно улучшать коррозионную стойкость покрытия. С помощью сравнительных испытаний электрохимических характеристик коррозионной стойкости покрытий с различными фазами сплавов в почве автор изобретения обнаруживает, что, предпочтительно, в покрытии из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, когда весовое содержание фазы, богатой цинком, составляет 50,0-85,0%, весовое содержание фазы, богатой алюминием, составляет 10,0-45,0%, а весовое
содержание фазы, богатой сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллического соединения составляет 0,02-10%, сопротивление поляризации покрытия составляет 5900-6500 Q-см после осуществления ускоренного испытания на коррозию в почве в течение 30 дней; и сопротивление поляризации в сравнении с таковым для покрытия из сплава цинк-алюминий является намного улучшенным, что указывает на то, что стойкость к почвенной коррозии является значительно улучшенной. Предпочтительно, в покрытии из сплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, когда весовое содержание фазы, богатой цинком, составляет 35,0-90,0%, весовое содержание фазы, богатой алюминием, составляет 8,0-55,0%, весовое содержание фазы, богатой сплавом алюминий-магний, составляет 0,5-10,0%, а весовое содержание фазы, богатой сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллического соединения составляет 0,01-5,0%, сопротивление поляризации покрытия составляет 6400-6800 Q-см после осуществления ускоренного испытания на коррозию в почве в течение 30 дней; и сопротивление поляризации в сравнении с таковым для покрытия из сплава цинк-алюминий является намного улучшенным, что указывает на то, что стойкость к почвенной коррозии является в значительной степени улучшенной.
I. Эффекты элемента RE
Добавлено небольшое количество RE в покрытие из сплава Zn-Al, причем RE присутствует в сплаве Zn-Al в трех основных формах, а именно, RE представляет собой растворенное твердое вещество в матрице; RE разделяется на границе фазы, границе кристаллитов и границе дендритов; и RE представляет собой твердое вещество, растворенное в соединении, или присутствует в форме соединения. Исследования показывают, что: RE представляет собой твердое вещество, растворенное в матрице, для осуществления определенного эффекта упрочнения растворения твердого вещества, образованные шарообразные и короткие стержневидные интерметаллические соединения распределены по границе кристаллитов или в текстуре в границе для увеличения сопротивления
деформации; и RE дополнительно образует много новых фаз, включающих элемент RE с Al, Mg и другими элементами. При добавлении элемента RE кристаллиты могут быть очищены, дендриты могут осуществлять переход в мелкие комкообразные формы, дополнительно улучшаются прочность и твердость, а также дополнительно в значительной степени улучшается износостойкость. Поскольку остаточный редкоземельный металл является растворенным твердым веществом в эвтектической фазе, электрический потенциал коррозии сплава снижается, и он является даже более низким, чем электрический потенциал Zn. Таким образом, защитный эффект растворимого анода лучше, чем у Zn. Кроме того, поскольку редкоземельный металл может очищать примеси и очищать кристаллиты, обогащаться на поверхности покрытия и образовывать плотный и однообразный оксидный слой на поверхности, редкоземельный металл может предотвращать дисперсию внешних коррозионных сред в сплав в значительной мере и дополнительно задерживать процесс окисления и коррозии. Главными причинами того, что коррозионная стойкость покрытия поддается влиянию путем добавления элемента RE, являются следующие: элемент RE может очищать частицы покрытия, обеспечивать одинаковый размер частиц, уменьшать пористость покрытия, обеспечивать плотность текстуры покрытия, дополнительно уменьшать коррозионный канал, дополнительно уменьшать активные точки поверхности в процессе коррозии покрытия и дополнительно улучшать коррозионную стойкость покрытия.
П. Эффекты элемента Mg
Добавлено небольшое количество элемента Mg в покрытие из сплава Zn-Al в способе термического напыления, Mg более вероятно подлежит окислению и выпариванию и может образовывать оксид со шпинельной структурой, предпочтительно образованный шпинельный оксид может улучшать эффект катодной защиты А1 в покрытии, тонкий слой Al-Mg дополнительно имеет определенную способность к самоуплотнению, и коррозионная стойкость
покрытия из сплава Zn-Al может быть дополнительно улучшена. Одновременно вторые фазы могут преобразовываться в короткие стержневидные частицы, размер частиц также становится очень маленьким, и частицы распределяются способом дисперсии таким образом, чтобы играть роль в упрочнении сплава ZnAl до определенной степени. При контакте с почвой и другими коррозионными средами главными причинами того, что коррозионная стойкость покрытия является улучшенной при добавлении элемента Mg, являются следующие: многоэлементное металлическое композиционное антикоррозионное покрытие Zn-Al-Mg-RE образует ряд основных солей Zn, гидроксидов Mg, гидратов шпинельных оксидов, образованных с помощью Mg и Al и других продуктов коррозии, эти продукты коррозии могут не только образовывать пассивирующую пленку на поверхности покрытия, но также эффективно блокировать поры покрытия и прерывать быстрый канал коррозионных сред; и после осуществления коррозионной реакции в течение определенного периода времени, благодаря пассивирующей пленке и блокировке продуктов коррозии, коррозионным средам сложно попасть в покрытие для достижения границы раздела покрытия/матрицы через дефекты на поверхности покрытия, самоуплотняющий эффект покрытия является более выраженным, устойчивость слоя продукта коррозии покрытия является намного улучшенной, и металлическое покрытие дополнительно демонстрирует улучшенную коррозионную стойкость.
Поскольку редкоземельный металл может очищать примеси на поверхности железной основы и увеличивать текучесть частиц высокотемпературного расплавленного металла, напыленных электродуговым способом, на поверхности трубы из чугуна с шаровидным графитом, перед напылением не нужно осуществлять пескоструйную обработку на поверхности трубопровода из чугуна с шаровидным графитом, а необходимо только лишь удалить остатки влаги, жира, пыли или рыхлых оксидов и другие различные продукты с поверхности трубопровода. Материал уплотнительного слоя для заполнения
отверстий включает покрытие на водной основе, покрытие на основе растворителя или порошковое покрытие, покрытие из эпоксидной смолы на основе растворителя является наиболее применимым, толщина покрытия составляет 70-150 мкм, способ покрытия может включать напыление, нанесение кистью или накатывание, и уплотнительный слой для заполнения отверстий имеет хорошие антикоррозионные характеристики; и с одной стороны, могут быть заполнены поры Zn-Al-RE или металлическое покрытие Zn-Al-Mg-RE, а с другой стороны, может быть предотвращен контакт Zn-Al-RE или металлического покрытия Zn-Al-Mg-RE с внешними коррозионными средами, и скорость коррозии Zn-Al-RE или металлического покрытия Zn-Al-Mg-RE может быть эффективно снижена.
При внедрении вышеупомянутого технического решения получены следующие благоприятные эффекты.
1. Ряд компонентов металлического покрытия Zn-Al-RE или Zn-Al-Mg-RE, осуществляемого напылением согласно настоящему изобретению, становится шире, отношение всех элементов в покрытии можно произвольно регулировать в большем диапазоне, можно достичь разнообразия металлического покрытия Zn-Al-RE или Zn-Al-Mg-RE, и металлическое покрытие Zn-Al-RE или Zn-Al-Mg-RE может быть подходящим для многоцелевого назначения.
2. Элемент RE может очищать частицы покрытия, обеспечивать одинаковый размер частиц, уменьшать пористость покрытия, обеспечивать плотность текстуры покрытия, дополнительно уменьшать коррозионный канал таким образом, чтобы коррозионной почвенной среде или другим коррозионным средам было трудно попасть в покрытие для достижения границы раздела покрытия/матрицы ввиду дефектов на поверхности покрытия, обеспечить более выраженный самоуплотняющий эффект покрытия, при этом устойчивость слоя продукта коррозии покрытия является намного улучшенной, и металлическое покрытие ZnAIRE дополнительно демонстрирует лучшую стойкость к почвенной
коррозии, чем покрытие ZnAl. При добавлении элемента Mg многоэлементное металлическое композиционное антикоррозионное покрытие Zn-Al-Mg-RE образует ряд основных солей Zn, гидроксидов Mg, гидратов шпинельных оксидов, образованных с помощью Mg и Al и других продуктов коррозии, эти продукты коррозии могут не только образовывать пассивирующую пленку на поверхности покрытия, но также эффективно блокировать поры покрытия и прерывать быстрый канал коррозионной почвенной среды или других коррозионных сред таким образом, что металлическое покрытие ZnAlMgRE может демонстрировать лучшую стойкость к почвенной коррозии, чем покрытие ZnAl.
3. Осуществляется нанесение уплотнительного слоя для заполнения отверстий
на внешнюю поверхность многоэлементного металлического покрытия Zn-Al-
RE или Zn-Al-Mg-RE таким образом, что покрытие имеет хорошие
антикоррозионные характеристики, с одной стороны, поры металлического
покрытия могут быть заполнены, и с другой стороны, может быть предотвращен
контакт металлического покрытия с внешними коррозионными средами, и
скорость коррозии покрытия в почве или других средах может быть эффективно
снижена.
4. Хорошая экономичность металлического покрытия, проволоки,
существующие на рынке, можно применять для произвольного соответствия с
напыляемыми слоями из сплава или псевдосплава, низкая себестоимость , легкое
применение, огромные затраты на поиск и разработку слоев из сплава снижены,
и значительно уменьшается период поиска и разработки.
Подробное описание вариантов осуществления
Способы испытания рабочих параметров покрытия в настоящей заявке являются следующими.
1. Механические характеристики
(1) Испытание для проверки прочности сцепления
В испытании для проверки прочности сцепления применяют электронную универсальную испытательную машину CSS-44100 для измерения прочности сцепления на растяжение покрытия с матрицей. Испытуемый образец загружают на испытательную машину, скорость растяжения составляет 1 мм/мин, загрузку осуществляют равномерно и непрерывно до разламывания испытуемого образца, записывают максимальную разрушающую нагрузку испытуемого образца, и вычисляют прочность сцепления по следующей формуле:
4 fa
В формуле оь относится к прочности сцепления покрытия (N/MM ); F относится к
максимальной разрушающей нагрузке покрытия (N); a d относится к диаметру поверхности сцепления при разломе покрытия (мм).
(2) Испытание на пористость
Для измерения пористости применяют способ с использованием серой шкалы, и фактически измеренное среднее значение принимают за пористость покрытия. Для наблюдения за внешним видом в разрезе и структурой текстуры покрытия применяют металлографический микроскоп, при системе металлографического анализа случайным образом выбирают три поля обзора, определяют число сеток, занятых пропусками, в каждом поле обзора, сравнивают общее число сеток, занятых пропусками, в трех полях обзора с числом сеток общего поля обзора, и отношение представляет собой пористость покрытия.
2. Ускоренное испытание на коррозию в океаническом климате
(1) Испытание в нейтральном солевом тумане
Используют импортируемую коррозионную камеру для испытаний в солевом тумане, испытуемый образец отрезают от трубного изделия из чугуна с шаровидным графитом, испытание осуществляют согласно стандарту IS09227, условия испытания являются следующими: температура составляет 35±2°С, рН составляет 6,5-7,2, концентрация хлорида натрия составляет 50 г/л ± 5 г/л, продолжительность испытания составляет 9000 часов, и до и после испытания наблюдают состояния красной ржавчины покрытия.
(2) Испытание на электрохимические характеристики
Система для испытания покрытия на электрический потенциал коррозии включает прибор постоянного электрического потенциала PAR М273А и синхронный детектор М5210, используют трехэлектродную систему, один из различных образцов 100-дневного испытания в солевом тумане берут в качестве рабочего электрода, площадь равнах 103мм, насыщенный каломельный электрод (SCE) берут в качестве контрольного электрода, и платиновый электрод берут в качестве дополнительного электрода. Коррозионная среда представляет собой 3,5% раствор NaCl, испытуемый образец вымачивают в растворе в течение 30 минут перед испытанием, и измерение начинают после того, как электрический потенциал становится устойчивым.
3. Испытание на стойкость к почвенной коррозии
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы - быстрое сравнительное испытание на выбор материалов
Состояние испытуемого образца: полное покрытие
Испытуемая почва: образец почвы с ненарушенной структурой с испытательной станции, Даган, Тяньцзинь, нормальная температура, 20% воды
Продолжительность испытания: 24 часа
Способ упаковки испытуемого образца: (1) сварка образца, и герметизация силикагелем; и взвешивание перед испытанием; (2) измерение подверженной площади перед испытанием
Испытательный прибор: стабилизированный источник питания постоянного тока на 6В
Анализируют и сравнивают стойкость покрытия к почвенной коррозии до и после испытания путем исследования потери веса.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание
Состояние испытуемого образца: полное покрытие
Испытуемая почва: образец почвы с ненарушенной структурой с испытательной станции, Даган, Тяньцзинь, 20% содержание воды, удельное сопротивление
почвы 0,06 Q M, очень высокое содержание СГ и SO4 ", и почва нормальной температуры, относящаяся к почве с чрезвычайно высокой степенью коррозионности. Поддерживают температуру 70°С, и осуществляют ускоренное испытание на коррозию.
Испытательный прибор: камера для ускоренного испытания на коррозию в почве.
Сущность испытания: осуществляют электрохимическое испытание после осуществления ускоренного испытания испытуемого образца на коррозию в почве в течение 30 дней, система для испытания на электрический потенциал коррозии покрытия включает прибор постоянного электрического потенциала
PAR M273A и синхронный детектор М5210, используют трехэлектродную систему, испытуемый образец, подвергнутый 30-дневной ускоренной коррозии в почве, берут в качестве рабочего электрода, площадь равйашЮ , насыщенный каломельный электрод (SCE) берут в качестве контрольного электрода, и платиновый электрод берут в качестве дополнительного электрода. Коррозионная среда представляет собой насыщенный почвенный раствор из Дагана, испытуемый образец вымачивают в растворе в течение 30 минут перед испытанием, и измерение проводят после того, как электрический потенциал становится устойчивым.
Вариант осуществления 1
1. Металлическое покрытие Zn-Al-La
Для напыления проволокой выбирают проволоку Zn и проволоку AIRE, и диаметр проволок со сплавами равен 1,0-4,0 мм.
Выбирают устройство для электродугового термического напыления, состоящее из источника питания напыления большой мощности, напылителя, механизма подачи проволоки, воздушного компрессора и блока управления. Выбранные проволоки используют для нанесения металлического покрытия Zn-Al-La на трубчатую матрицу из чугуна с шаровидным графитом с помощью электродугового напыления, причем покрытие содержит следующие элементы в процентах по весу: 14,9% А1, 0,1% La и остальное - Zn. Удельная нагрузка металлического слоя цинк-алюминий-редкоземельный металл составляет 130
Г/М .
2. Защитный слой
Для напыления уплотнительного слоя для заполнения отверстий применяют покрытие из эпоксидной смолы, причем толщина покрытия составляет 100 мкм.
Покрытие для сравнения: кроме того, что проволока включает проволоку со
сплавом 85Zn-15Al, содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 1.
(1) Результаты испытания на прилипание
Из таблицы 1 видно, что прилипание металлического покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл выше, чем прилипание покрытия цинк-алюминий, и коррозионная стойкость покрытия дополнительно улучшена.
2. Результаты испытания на пористость
редкоземельный металл является более низкой, чем пористость покрытия цинк-алюминий, таким образом, лучше способствуя предотвращению контакта внешних коррозионных сред с металлической матрицей и дополнительно улучшая коррозионную стойкость покрытия.
3. Ускоренное испытание на коррозию в океанической, атмосферной среде (1) Испытание в нейтральном солевом тумане
В таблице 3 показаны результаты испытания покрытия 85Zn-15Al и покрытия 85Zn-14,9Al-0,lLa после 9000 ч в нейтральном солевом тумане, и из таблицы видно, что коррозионная стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл в значительной степени улучшена.
(2) Электрохимическое испытание - испытание на переменно-токовый импеданс
Испытание на переменно-токовый импеданс осуществляют после проведения испытания покрытия в нейтральном солевом тумане в течение 100 дней, и сопротивление поляризации после выравнивания является таким, как показано в таблице 4.
Из таблицы 4 видно, что после добавления редкоземельного металла значение сопротивления поляризации трехэлементного металлического покрытия Zn-Al-RE удвоено в сравнении с двухэлементным металлическим покрытием 85Zn-15А1, что указывает на то, что коррозионная стойкость является лучшей.
4. Ускоренное испытание на коррозию в почве
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы
Из таблицы 5 видно, что скорость коррозии покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл снижена на 37,13% в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание на переменно-токовый импеданс
Чем выше сопротивление поляризации покрытия, тем более низкой скорости коррозии и лучшей стойкости к почвенной коррозии можно достичь. Из таблицы 6 видно, что значение сопротивления поляризации трехэлементного металлического покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл намного больше, чем таковое для двухэлементного металлического покрытия цинк-алюминий, что указывает на то, что стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл к почвенной коррозии в значительной степени улучшена в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
Вариант осуществления 2
1. Металлическое покрытие Zn-Al-Ce содержит 15% А1, 1% Се и остальное - Zn. Удельная нагрузка металлического слоя цинк-алюминий-редкоземельный металл
составляет 200 г/м .
2. Уплотните льный слой для заполнения отверстий. Для напыления уплотнительного слоя для заполнения отверстий применяют покрытие из эпоксидной смолы, причем толщина покрытия составляет 70 мкм. Содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 1.
Покрытие для сравнения: кроме того, что проволока включает проволоку со сплавом 85Zn-15Al, содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 2.
(1) Результаты испытания на прилипание
Из таблицы 7 видно, что прилипание покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл выше, чем прилипание покрытия из сплава цинк-алюминий, и коррозионная стойкость покрытия дополнительно улучшена.
(2) Результаты испытания на пористость
Из таблицы 8 видно, что пористость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл является намного более низкой, чем пористость покрытия цинк-алюминий, таким образом, лучше способствуя предотвращению контакта внешних коррозионных сред с металлической матрицей и дополнительно улучшая коррозионную стойкость покрытия.
(3) Ускоренное испытание на коррозию в океанической, атмосферной среде (1) Испытание в нейтральном солевом тумане
В таблице 9 показаны результаты испытания покрытия 85Zn-15Al и покрытия 84Zn-15Al-lCe после 9000 ч в нейтральном солевом тумане, и из таблицы видно, что коррозионная стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл в
значительной степени улучшена.
(2) Электрохимическое испытание - испытание на переменно-токовый импеданс
Испытание на переменно-токовый импеданс осуществляют после проведения испытания покрытия в нейтральном солевом тумане в течение 100 дней, и сопротивление поляризации после выравнивания является таким, как показано в таблице 10.
Из таблицы 10 видно, что после добавления редкоземельного металла значение сопротивления поляризации трехэлементного металлического покрытия Zn-Al-RE увеличено на 94,5% в сравнении с двухэлементным металлическим покрытием 85Zn-15Al, что указывает на то, что коррозионная стойкость является намного лучшей.
4. Ускоренное испытание на коррозию в почве
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы
Из таблицы 11 видно, что скорость коррозии покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл снижена на 32,6% в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание на переменно-токовый импеданс
коррозии и лучшей стойкости к почвенной коррозии можно достичь. Из таблицы 12 видно, что значение сопротивления поляризации трехэлементного металлического покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл намного больше, чем таковое для двухэлементного металлического покрытия цинк-алюминий, что указывает на то, что стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл к почвенной коррозии в значительной степени улучшена в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
Вариант осуществления 3
1. Слой из псевдосплава Zn-Al-La
Для напыления проволокой выбирают проволоку, заполненную порошковым ZnAl, и проволоку со сплавом Zn-Al-La, причем диаметр проволок со сплавами равен 1,0-4,0 мм.
Выбирают устройство для электродугового термического напыления, состоящего из источника питания напыления большой мощности, напылителя, механизма подачи проволоки, воздушного компрессора и блока управления. Выбранные проволоки используют для нанесения слоя из псевдосплава Zn-Al-RE на трубчатую матрицу из чугуна с шаровидным графитом с помощью электродугового напыления, причем покрытие содержит следующие элементы в процентах по весу: 20% А1, 0,02% La и остальное - Zn. Удельная нагрузка слоя из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл составляет 200 г/м .
2. Уплотнительный слой для заполнения отверстий
Для напыления уплотнительного слоя для заполнения отверстий применяют битумное покрытие, причем толщина покрытия составляет 100 мкм.
Покрытие для сравнения: кроме того, что проволока включает проволоку со сплавом 85Zn-15Al, содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 3.
Из таблицы 13 видно, что прилипание покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл выше, чем прилипание покрытия из сплава цинк-алюминий, и коррозионная стойкость покрытия дополнительно улучшена.
2. Результаты испытания на пористость
Из таблицы 14 видно, что пористость покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл является более низкой, чем пористость покрытия из чистого цинка или покрытия из сплава цинк-алюминий, таким
образом, лучше способствуя предотвращению контакта внешних коррозионных сред с металлической матрицей и дополнительно улучшая коррозионную стойкость покрытия.
3. Ускоренное испытание на коррозию в океанической, атмосферной среде (1) Испытание в нейтральном солевом тумане
В таблице 15 показаны результаты испытания покрытия 85Zn-15Al и покрытия 79,98Zn-20Al-0,02La после 9000 ч в нейтральном солевом тумане, и из таблицы видно, что коррозионная стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл в значительной степени улучшена.
(2) Электрохимическое испытание - испытание на переменно-токовый импеданс
Испытание на переменно-токовый импеданс осуществляют после проведения испытания покрытия в нейтральном солевом тумане в течение 100 дней, и сопротивление поляризации после выравнивания является таким, как показано в таблице 16.
Из таблицы 16 видно, что после добавления редкоземельного металла значение сопротивления поляризации трехэлементного металлического покрытия Zn-Al-RE удвоено в сравнении с двухэлементным металлическим покрытием 85Zn-15А1, что указывает на то, что коррозионная стойкость является намного лучшей.
4. Ускоренное испытание на коррозию в почве
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы
Из таблицы 17 видно, что скорость коррозии покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл снижена на 39,3% в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание на переменно-токовый импеданс
Чем выше сопротивление поляризации покрытия, тем более низкой скорости коррозии и лучшей стойкости к почвенной коррозии можно достичь. Из таблицы 18 видно, что после добавления редкоземельного элемента значение сопротивления поляризации трехэлементного металлического покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл намного больше, чем таковое для двухэлементного металлического покрытия цинк-алюминий, что указывает на то, что стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл к почвенной коррозии в значительной степени улучшена в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
Вариант осуществления 4
1. Напыление слоя из сплава ZnAlLaCe
Тип проволок для напыления: применяют две проволоки со сплавами ZnAlLaCe, и диаметр проволок со сплавами составляет 4,0 мм.
Проволоки со сплавом ZnAlLaCe используют для нанесения покрытия из сплава ZnAlLaCe на трубчатую матрицу из чугуна с шаровидным графитом с помощью электродугового напыления, причем покрытие содержит следующие компоненты в процентах по весу: 14,9% А1, 0,1% La + Се и остальное - Zn.
2. Покрытие уплотнительного грунтовочного слоя для заполнения отверстий
Для напыления уплотнительного грунтовочного слоя для заполнения отверстий применяют покрытие из эпоксидной смолы, причем толщина покрытия составляет 150 мкм.
Покрытие для сравнения: кроме того, что проволока включает проволоку со сплавом 85Zn-15Al, содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 4.
(1) Результаты испытания на прилипание
редкоземельный металл выше, чем прилипание покрытия из сплава цинк-алюминий, и коррозионная стойкость покрытия дополнительно улучшена.
(2) Результаты испытания на пористость
Из таблицы 20 видно, что пористость покрытия из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл является более низкой, чем пористость покрытия цинк-алюминий, таким образом, лучше способствуя предотвращению контакта внешних коррозионных сред с металлической матрицей и дополнительно улучшая коррозионную стойкость покрытия.
3. Ускоренное испытание на коррозию в океанической, атмосферной среде (1) Испытание в нейтральном солевом тумане
Покрытие цинк-
алюминий-
редкоземельный
85Zn-14,9Al-0,l(La+Ce)
металл
В таблице 21 показаны результаты испытания покрытия 85Zn-15Al и покрытия 85Zn-14,9Al-0,l(La+Ce) после 9000 ч в нейтральном солевом тумане, и из таблицы видно, что коррозионная стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл в значительной степени улучшена.
(2) Электрохимическое испытание - испытание на переменно-токовый импеданс
Испытание на переменно-токовый импеданс осуществляют после проведения испытания покрытия в нейтральном солевом тумане в течение 100 дней, и сопротивление поляризации после выравнивания является таким, как показано в таблице 22.
Из таблицы 22 видно, что значение сопротивления поляризации покрытия из сплава 85Zn-14,9Al-0,l(La+Ce) удвоено в сравнении с двухэлементным металлическим покрытием 85Zn-15Al, что указывает на то, что коррозионная
стойкость является намного лучшей.
4. Ускоренное испытание на коррозию в почве
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы
Из таблицы 23 видно, что скорость коррозии покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл снижена на 40% в сравнении с покрытием цинк-алюминий, и стойкость к почвенной коррозии существенно улучшена.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание на переменно-токовый импеданс
Покрытие цинк-
алюминий-
85Zn-14,9Al-
6384
редкоземельный
0,l(La+Ce)
металл
Чем выше сопротивление поляризации покрытия, тем более низкой скорости коррозии и лучшей стойкости к почвенной коррозии можно достичь. Из таблицы 24 видно, что после добавления редкоземельного элемента значение сопротивления поляризации трехэлементного металлического покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл намного больше, чем таковое для двухэлементного металлического покрытия цинк-алюминий, что указывает на то, что стойкость покрытия цинк-алюминий-редкоземельный металл к почвенной коррозии в значительной степени улучшена в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
Вариант осуществления 5
1. Слой из псевдосплава Zn-Al-Mg-La
Для напыления проволокой выбирают проволоку со сплавом Al-Mg и проволоку со сплавом Zn-Al-La, и диаметр проволок со сплавами равен 4,0 мм.
Выбирают устройство для электродугового термического напыления, состоящее из источника питания напыления большой мощности, напылителя, механизма подачи проволоки, воздушного компрессора и блока управления, и в качестве металлических проволок для электродугового термического напыления на поверхность трубопровода согласно 130 г/м2 с образованием многоэлементного покрытия из псевдосплава Zn-Al-Mg-La берут проволоку со сплавом ф4,0 мм, содержащую 85% по весу Zn, 14,5% по весу А1 и 0,5% по весу La, и проволоку со сплавом ф4,0 мм, содержащую 95% по весу А1 и 5% по весу Mg. Компоненты покрытия: 84,5% Zn, 14,2% Al, 1,0% Mg и 0,2% La.
2. Уплотнительный слой для заполнения отверстий
Для напыления уплотнительного слоя для заполнения отверстий применяют битумное покрытие, причем толщина покрытия составляет 100 мкм.
Покрытие для сравнения: кроме того, что проволока включает проволоку со сплавом 85Zn-15Al, содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 5.
(1) Результаты испытания на прилипание
Из таблицы 25 видно, что прилипание покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл выше, чем прилипание покрытия из сплава цинк-алюминий, и коррозионная стойкость покрытия дополнительно улучшена.
Из таблицы 26 видно, что пористость покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл является более низкой, чем пористость покрытия из чистого цинка или покрытия из сплава цинк-алюминий, таким образом, лучше способствуя предотвращению контакта внешних коррозионных сред с металлической матрицей и дополнительно улучшая коррозионную стойкость покрытия.
3. Ускоренное испытание на коррозию в океанической, атмосферной среде (1) Испытание в нейтральном солевом тумане
В таблице 27 показаны результаты испытания покрытия 85Zn-15Al и покрытия 84,5Zn-14,3Al-l,0Mg-0,2La после 9000 ч в нейтральном солевом тумане, и из таблицы видно, что коррозионная стойкость покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл в значительной степени улучшена.
(2) Электрохимическое испытание - испытание на переменно-токовый импеданс
Испытание на переменно-токовый импеданс осуществляют после проведения испытания покрытия в нейтральном солевом тумане в течение 100 дней, и сопротивление поляризации после выравнивания является таким, как показано в таблице 28.
Из таблицы 28 видно, что после добавления магния и редкоземельных элементов значение сопротивления поляризации четырехэлементного металлического покрытия 84,5Zn-14,3Al-l,0Mg-0,2La удвоено в сравнении с двухэлементным металлическим покрытием 85Zn-15Al, что указывает на то, что коррозионная стойкость является намного лучшей.
4. Ускоренное испытание на коррозию в почве
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы
редкоземельный металл снижена на 43% в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание на переменно-токовый импеданс
Чем выше сопротивление поляризации покрытия, тем более низкой скорости коррозии и лучшей стойкости к почвенной коррозии можно достичь. Из таблицы 30 видно, что после добавления редкоземельного элемента значение сопротивления поляризации четырехэлементного металлического покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл намного больше, чем таковое для двухэлементного металлического покрытия цинк-алюминий, что указывает на то, что стойкость покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл к почвенной коррозии в значительной степени улучшена в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
Вариант осуществления 6
1. Слой из псевдосплава Zn-Al-Mg-Ce
Для напыления проволокой выбирают проволоку со сплавом Al-Mg и проволоку со сплавом Zn-Ce, и диаметр проволок равен ф2-3,0 мм.
Выбирают устройство для электродугового термического напыления, состоящего из источника питания напыления большой мощности, напылителя, механизма подачи проволоки, воздушного компрессора и блока управления, и в качестве металлических проволок для электродугового термического напыления на поверхность трубопровода согласно 150 г/м с образованием четырехэлементного покрытия из псевдосплава Zn-Al-Mg-Ce берут проволоку со сплавом фЗ-4,0 мм, содержащую 99,5% по весу Zn и 0,5% по весу Се, и проволоку со сплавом ф2-3,0 мм, содержащую 97% по весу А1 и 3% по весу Mg. Покрытие содержит следующие компоненты: 76% Zn, 22% Al, 1,9% Mg и 0,1% Се.
2. Уплотнительный слой для заполнения отверстий
Для напыления уплотнительного слоя для заполнения отверстий применяют битумное покрытие, причем толщина покрытия составляет 100 мкм.
Покрытие для сравнения: кроме того, что проволока включает проволоку со сплавом 85Zn-15Al, содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 6.
(1) Результаты испытания на прилипание
Из таблицы 31 видно, что прилипание покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл выше, чем прилипание покрытия из сплава цинк-алюминий, и коррозионная стойкость покрытия дополнительно улучшена.
2. Результаты испытания на пористость
Покрытие цинк-
алюминий-магний-
76Zn-22Al-l,9Mg-0,lCe
1,8
редкоземельный металл
Из таблицы 32 видно, что пористость покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл является более низкой, чем пористость покрытия из чистого цинка или покрытия из сплава цинк-алюминий, таким образом, лучше способствуя предотвращению контакта внешних коррозионных сред с металлической матрицей и дополнительно улучшая коррозионную стойкость покрытия.
3. Ускоренное испытание на коррозию в океанической, атмосферной среде (1) Испытание в нейтральном солевом тумане
В таблице 33 показаны результаты испытания покрытия 85Zn-15Al и покрытия 76Zn-22Al-l,9Mg-0,lCe после 9000 ч в нейтральном солевом тумане, и из таблицы видно, что коррозионная стойкость покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл в значительной степени улучшена.
(2) Электрохимическое испытание - испытание на переменно-токовый импеданс
Испытание на переменно-токовый импеданс осуществляют после проведения испытания покрытия в нейтральном солевом тумане в течение 100 дней, и сопротивление поляризации после выравнивания является таким, как показано в таблице 34.
Из таблицы 34 видно, что после добавления магния и редкоземельных элементов значение сопротивления поляризации четырехэлементного металлического покрытия 76Zn-22Al-l,9Mg-0,lCe удвоено в сравнении с двухэлементным металлическим покрытием 85Zn-15Al, что указывает на то, что коррозионная стойкость является намного лучшей.
4. Ускоренное испытание на коррозию в почве
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы
редкоземельный металл снижена на 50,4% в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание на переменно-токовый импеданс
Чем выше сопротивление поляризации покрытия, тем более низкой скорости коррозии и лучшей стойкости к почвенной коррозии можно достичь. Из таблицы 36 видно, что после добавления редкоземельного элемента значение сопротивления поляризации четырехэлементного металлического покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл намного больше, чем таковое для двухэлементного металлического покрытия цинк-алюминий, что указывает на то, что стойкость покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл к почвенной коррозии в значительной степени улучшена в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
Вариант осуществления 7
1. Слой из псевдосплава Zn-Al-Mg-La
Для напыления проволокой выбирают две проволоки с сердечником из Zn-Al-Mg-La, и диаметр проволок равен фЗ-4,0 мм.
Выбирают устройство для электродугового термического напыления, состоящего из источника питания напыления большой мощности, напылителя, механизма подачи проволоки, воздушного компрессора и блока управления, и в качестве металлических проволок для электродугового термического напыления на поверхность трубопровода согласно 400 г/м с образованием многоэлементного покрытия из псевдосплава Zn-Al-Mg-La берут две проволоки, заполненные многоэлементным порошком, на фЗ-4,0 мм, содержащие 70% Zn, 27,4% Al, 2,0% Mg и 0,6% La. Покрытие содержит следующие компоненты: 70% Zn, 27,4% Al, 2,0% Mg и 0,6% La.
(3) Нанесение уплотнительного отделочного покрытия для заполнения отверстий
Силикатное покрытие наносят кисточкой на поверхность многоэлементного слоя из псевдосплава для осуществления уплотнительной обработки для заполнения отверстий, и толщина уплотнительного отделочного слоя для заполнения отверстий составляет 150 мкм.
Покрытие для сравнения: кроме того, что проволока включает проволоку со сплавом 85Zn-15Al, содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 7.
(1) Результаты испытания на прилипание
Из таблицы 37 видно, что прилипание покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл выше, чем прилипание покрытия из сплава цинк-алюминий, и коррозионная стойкость покрытия дополнительно улучшена.
2. Результаты испытания на пористость
Покрытие цинк-
алюминий-магний-
70Zn-27,4Al-2,0Mg-0,6La
1,4
редкоземельный металл
Из таблицы 38 видно, что пористость покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл является более низкой, чем пористость покрытия из чистого цинка или покрытия из сплава цинк-алюминий, таким образом, способствуя лучшему предотвращению контакта внешних коррозионных сред с металлической матрицей и дополнительно улучшая коррозионную стойкость покрытия.
3. Ускоренное испытание на коррозию в океанической, атмосферной среде (1) Испытание в нейтральном солевом тумане
В таблице 39 показаны результаты испытания покрытия 85Zn-15Al и покрытия 70Zn-27,4Al-2,0Mg-0,6La после 9000 ч в нейтральном солевом тумане, и из таблицы видно, что коррозионная стойкость покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл в значительной степени улучшена.
(2) Электрохимическое испытание - испытание на переменно-токовый импеданс
Испытание на переменно-токовый импеданс осуществляют после проведения испытания покрытия в нейтральном солевом тумане в течение 100 дней, и сопротивление поляризации после выравнивания является таким, как показано в таблице 40.
Из таблицы 40 видно, что после добавления магния и редкоземельных элементов значение сопротивления поляризации четырехэлементного металлического покрытия 70Zn-27,4Al-2,0Mg-0,6La увеличено более чем в два раза в сравнении с двухэлементным металлическим покрытием 85Zn-15Al, что указывает на то, что коррозионная стойкость является намного лучшей.
4. Ускоренное испытание на коррозию в почве
(1) Ускоренное испытание на коррозию при электролизе почвы
редкоземельный металл снижена на 51,2% в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
(2) Высокотемпературное ускоренное испытание на коррозию в почве -электрохимическое испытание на переменно-токовый импеданс
Чем выше сопротивление поляризации покрытия, тем более низкой скорости коррозии и лучшей стойкости к почвенной коррозии можно достичь. Из таблицы 42 видно, что после добавления магния и редкоземельных элементов значение сопротивления поляризации четырехэлементного металлического покрытия пинк-алюминий-магний-редкоземельный металл намного больше, чем таковое для двухэлементного металлического покрытия цинк-алюминий, что указывает на то, что стойкость покрытия цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл к почвенной коррозии в значительной степени улучшена в сравнении с покрытием цинк-алюминий.
Вариант осуществления 8
Слой из псевдосплава Zn-Al-Ce содержит 40% А1, 1% Се и остальное - Zn. Содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 6.
Вариант осуществления 9
Слой из псевдосплава Zn-Al-Mg-Pr содержит 25% А1, 1,2% Mg, 2,0% Рг и остальное - Zn. Содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 6.
Вариант осуществления 10
Слой из псевдосплава Zn-Al-Mg-Nd содержит 35% А1, 3,0% Mg, 1,0% Nd и остальное - Zn. Содержание других компонентов является тем же, что и в варианте осуществления 6.
Вариант осуществления 11
1. Слой из псевдосплава Zn-Al-Ce
Для напыления проволокой выбирают проволоку, заполненную порошковым Zn-Al-Ce, и проволоку со сплавом Zn-Al-Ce, причем диаметр проволок равен 3,2 мм.
Выбирают устройство для электродугового термического напыления, состоящего из источника питания напыления большой мощности, напылителя, механизма подачи проволоки, воздушного компрессора и блока управления. Выбранные проволоки используют для нанесения слоя из псевдосплава Zn-Al-Ce на трубчатую матрицу из чугуна с шаровидным графитом с помощью электродугового напыления, причем покрытие содержит следующие элементы в процентах по весу: 50% А1, 8,0% Се и остальное - Zn. Удельная нагрузка слоя из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл составляет 250 г/м .
2. Уплотнительный слой для заполнения отверстий
Для напыления уплотнительного слоя для заполнения отверстий применяют битумное покрытие, причем толщина покрытия составляет 100 мкм.
Вариант осуществления 12
1. Слой из псевдосплава Zn-Al-La
Для напыления проволокой выбирают проволоку со сплавом ZnLa и проволоку со сплавом ZnAl, причем диаметр проволок со сплавами равен 2,8 мм.
Выбирают устройство для электродугового термического напыления, состоящего из источника питания напыления большой мощности, напылителя, механизма подачи проволоки, воздушного компрессора и блока управления. Выбранные проволоки используют для нанесения слоя из псевдосплава Zn-Al-La на трубчатую матрицу из чугуна с шаровидным графитом с помощью электродугового напыления, причем покрытие содержит следующие элементы в процентах по весу: 60% А1, 10,0% La и остальное - Zn. Удельная нагрузка слоя из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл составляет 350 г/м .
2. Уплотните льный слой для заполнения отверстий
Для напыления уплотнительного слоя для заполнения отверстий применяют
покрытие из силикатного золя, причем толщина покрытия составляет 100 мкм.
При осуществлении эксплуатационных испытаний, которые являются теми же, что и в вариантах осуществления 1-7, на покрытиях в вариантах осуществления 8-12, выявлено, что прилипание покрытий из псевдосплава составляет 13,0-15,5МПа, пористость составляет 2,0-3,0%, время испытания в нейтральном солевом тумане составляет 9000 ч, и сопротивление поляризации после 100 дней испытания в солевом тумане составляет 9012 Q-CM .
Проволоки для напыления также могут быть выбраны в следующих комбинациях:
проволока с сердечником из Zn + проволока со сплавом Zn-Al-RE/проволока с сердечником из Zn-Al-RE/проволока, заполненная порошковым Zn-Al-RE;
проволока, заполненная порошковым А1 + проволока со сплавом ZnRE/проволока с сердечником из Zn-Al-RE/проволока, заполненная порошковым Zn-Al-RE;
проволока с сердечником из Zn-Al-RE + проволока, заполненная порошковым Zn-Al-RE/проволока со сплавом ZnRE/проволока со сплавом AlRE/проволока со сплавом Zn-Al-RE;
проволока со сплавом Zn-Al-Mg + проволока со сплавом ZnAl/проволока со сплавом ZnRE/проволока со сплавом Zn-Al-RE;
проволока, заполненная порошковым ZnAl + проволока со сплавом Al-Mg-RE/проволока со сплавом Zn-Al-RE; и
проволока с сердечником из ZnRE + проволока со сплавом AlRE/проволока со сплавом Zn-Al-RE.
Вышеизложенные варианты осуществления применяются только лишь для описания предпочтительных способов осуществления настоящего изобретения, а
не для ограничения объема настоящего изобретения; и без отступления от сущности разработки настоящего изобретения специалисты в данной области техники могут предложить различные изменения и улучшения технического решения настоящего изобретения, и все вариации и улучшения должны находиться в пределах объема правовой охраны, определенного формулой изобретения.
Промышленная применимость
В антикоррозионном покрытии для заглубленного трубопровода на основе черного металла и способе его напыления, раскрытых в настоящем изобретении, производственное оборудование, применяемое для напыления, относится к существующему освоенному оборудованию, образованное антикоррозионное покрытие можно широко применять в области композиционных антикоррозионных покрытий, в частности, к высоко коррозионной почвенной среде, и антикоррозионное покрытие может обеспечивать положительный антикоррозионный эффект и дополнительно имеет отличные перспективы на рынке и очень значимую промышленную применимость.
Формула изобретения
1. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла, отличающееся тем, что антикоррозионное покрытие содержит следующие компоненты в процентах по весу: 4,7-85% А1, 0,01-10% RE и остальное - Zn.
2. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 1, отличающееся тем, что антикоррозионное покрытие содержит слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, при этом слой из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 4,7-60% А1, 0,02-5% RE и остальное - Zn; и на поверхность слоя из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл нанесен уплотнительный отделочный слой для заполнения отверстий.
3. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 2, отличающееся тем, что в слое из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл металлическая фаза, образованная сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, содержит фазу, богатую цинком, фазу, богатую алюминием, фазу, богатую сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение, при этом, предпочтительно, содержание по весу металлических соединений, соответственно, является следующим:
фаза, богатая цинком, составляет 60,0-95,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 4,8-35,0%, фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,01-5,0%, и сумма составляет 100%;
еще более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 70,0-88,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-28,0%, и фаза, богатая сплавом цинк
алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-5,0%;
более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 75,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 12,0-25,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,05-3,0%;
при этом, предпочтительно, фаза, богатая цинком, содержит 54-96% Zn, 0,5-42% Al и 0,01-5,0% RE; фаза, богатая алюминием, содержит 50-95% А1, 1,5-45% Zn и 0,01-5,0% RE; и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение содержат 65-99% Zn, 0,5-35% Al и 0,053,0% RE.
4. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 1, отличающееся тем, что антикоррозионное покрытие содержит слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл, при этом слой из псевдо сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу: 5-60% А1, 0,02-10% RE и остальное - Zn; и слой из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл получен с помощью способа электродугового напыления.
5. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 4, отличающееся тем, что на поверхность слоя из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл нанесен уплотнительный отделочный слой для заполнения отверстий.
6. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 4 или п. 5, отличающееся тем, что
в слое из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл металлическая фаза, образованная сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, содержит
фазу, богатую цинком, фазу, богатую алюминием, фазу, богатую сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение, при этом, предпочтительно, содержание по весу металлических соединений, соответственно, является следующим:
фаза, богатая цинком, составляет 50,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-45,0%, фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-10%, и сумма составляет 100%;
еще более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 68,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-30,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-8%;
более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 73,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 12,0-25,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,02-5%;
при этом, предпочтительно, фаза, богатая цинком, содержит 58-98% Zn, 1-40% Al и 1-5,0% RE; фаза, богатая алюминием, содержит 55-98% А1, 1,5-40% Zn и 0,015,0% RE; и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение содержат 60-95% Zn, 0,5-35% Al и 0,1-10,0% RE.
7. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 2 или п. 5, отличающееся тем, что уплотнительный отделочный слой для заполнения отверстий предпочтительно представляет собой слой покрытия на водной основе, слой покрытия на основе растворителя или слой порошкового покрытия, при этом толщина уплотнительного отделочного слоя для заполнения отверстий составляет 60
180 мкм, предпочтительно 100-150 мкм.
8. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 2 или п. 4, отличающееся тем, что Zn составляет 56-85%, а А1 составляет 14-42%.
9. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 2 или п. 4, отличающееся тем, что RE предпочтительно составляет 0,05-2%, еще более предпочтительно 0,1-1,0% и более предпочтительно 0,6-1,0%.
10. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по пп. 2, 3, 4 или 5, отличающееся тем, что удельная нагрузка слоя из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл или слоя из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл составляет
2 2
130-400 г/м , предпочтительно 200 г/м .
11. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 9, отличающееся тем, что RE представляет собой по меньшей мере один из лантана, церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, скандия и иттрия; предпочтительно по меньшей мере один из лантана, церия, празеодима и неодима и более предпочтительно по меньшей мере один из лантана и церия.
12. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла, отличающееся тем, что антикоррозионное покрытие содержит многоэлементный слой из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, на поверхность многоэлементного слоя из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл предпочтительно нанесен уплотните льный отделочный слой для заполнения отверстий; и трубопровод на основе черного металла
11.
предпочтительно представляет собой трубопровод на основе железа, более предпочтительно трубопровод из чугуна и более предпочтительно трубопровод из чугуна с шаровидным графитом;
причем многоэлементный слой из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл содержит следующие компоненты в процентах по весу:
5-85% А1;
0,01-5% RE;
30-95% Zn и
0,05-10% Mg.
13. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 12, отличающееся тем, что в многоэлементном слое из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл металлическая фаза, образованная сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, содержит фазу, богатую цинком, фазу, богатую алюминием, фазу, богатую сплавом алюминий-магний, и небольшое количество фазы, богатой сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение, при этом, предпочтительно, содержание по весу металлических соединений, соответственно, является следующим:
фаза, богатая цинком, составляет 35,0-90,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 8,0-55,0%, фаза, богатая сплавом алюминий-магний, составляет 0,510,0%, фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,01-5,0%, и сумма составляет 100%;
еще более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 50,0-85,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 10,0-45,0%, фаза, богатая сплавом алюминий
магний, составляет 0,5-8,0% и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,054,0%;
более предпочтительно, фаза, богатая цинком, составляет 65,0-80,0%, фаза, богатая алюминием, составляет 15,0-33,0%, фаза, богатая сплавом алюминий-магний, составляет 0,5-5,0%, и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение составляют 0,053,0%;
предпочтительно, фаза, богатая цинком, содержит 55-98% Zn, 1-40% Al, 0,0110% Mg и 0,01-5,0% RE; фаза, богатая алюминием, содержит 50-90% А1, 5-45% Zn, 0,01-10% Mg и 0,01-5,0% RE; фаза, богатая сплавом алюминий-магний, содержит 90-95% А1, 1-5% Mg и 0,01-5,0% RE; и фаза, богатая сплавом цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл, и ее интерметаллическое соединение предпочтительно содержат 60-90% Zn, 5-30% Al, 0,01-1,0% Mg и 1-10,0% RE.
14. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 12, отличающееся тем, что RE составляет предпочтительно 0,05-1%, еще более предпочтительно 0,1-0,5%, и содержание Mg предпочтительно составляет 0,5-2,0%.
15. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 12 или п. 13, отличающееся тем, что способ получения многоэлементного слоя из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл может включать способы напыления с постоянной частотой вращения и одинаковым диаметром, непостоянной частотой вращения и одинаковым диаметром и постоянной частотой вращения и разным диаметром.
16. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 12 или п. 13, отличающееся тем,
14.
что, предпочтительно, уплотнительный отделочный слой для заполнения отверстий представляет собой органический или неорганический слой покрытия, а толщина уплотнительного слоя для заполнения отверстий составляет 100-150 мкм.
17. Композиционное антикоррозионное покрытие заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 12 или п. 13, отличающееся тем, что удельная нагрузка многоэлементного слоя из псевдосплава цинк-алюминий-магний-
2 2
редкоземельный металл составляет 130-400 г/м , предпочтительно 200 г/м .
18. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 12 или п. 13, отличающееся тем, что многоэлементный слой из псевдо сплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл дополнительно содержит один из Си, In, Mn, Sn, Li, Si, Ti и Pb ИЛИ любую их комбинацию.
19. Композиционное антикоррозионное покрытие для заглубленного трубопровода на основе черного металла по п. 12 или п. 13, отличающееся тем, что RE представляет собой по меньшей мере один из лантана, церия, празеодима, неодима, прометия, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция, скандия и иттрия; предпочтительно по меньшей мере один из лантана, церия, празеодима и неодима и более предпочтительно по меньшей мере один из лантана и церия.
20. Способ напыления антикоррозионного покрытия для трубопровода на основе черного металла по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что осуществляют электродуговое напыление, и способ заключается в следующем:
если покрытие содержит элементы ZnAIRE - нанесение трехэлементного слоя из псевдосплава ZnAIRE на трубчатую матрицу с использованием двух проволок с различными композициями или нанесение слоя из сплава ZnAIRE на трубчатую матрицу с использованием двух проволок со сплавом ZnAIRE с одинаковой
композицией; предпочтительно образование покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-редкоземельный металл с применением проволоки со сплавом редкоземельный металл-цинк и проволоки с алюминием или образование покрытия из сплава цинк-алюминий-редкоземельный металл с применением двух идентичных проволок со сплавом цинк-алюминий-редкоземельный металл;
если покрытие содержит элементы ZnAlMgRE - нанесение четырехэлементного слоя из псевдосплава ZnAlMgRE на трубчатую матрицу с использованием двух проволок с различными композициями; предпочтительно образование покрытия из псевдосплава цинк-алюминий-магний-редкоземельный металл с применением проволоки со сплавом редкоземельный металл-цинк и проволоки со сплавом алюминий-магний;
причем проволоку/проволоки для нанесения покрытия из псевдосплава выбирают из одной или двух из следующих проволок: проволока, заполненная порошковым ZnAIRE, проволока с сердечником из ZnAIRE, проволока со сплавом ZnAIRE, проволока с сердечником из Zn, проволока, заполненная порошковым Zn, проволока с сердечником из А1, проволока, заполненная порошковым А1, проволока с сердечником из AIRE, проволока, заполненная порошковым AIRE, проволока, заполненная порошковым AlMg, проволока с сердечником из AlMg, проволока с сердечником из ZnAl, проволока, заполненная порошковым ZnAl, проволока со сплавом ZnRE, проволока с сердечником из ZnRE, проволока, заполненная порошковым ZnRE, проволока со сплавом ZnAlMg, проволока с сердечником из ZnAlMg, проволока, заполненная порошковым ZnAlMg, проволока со сплавом AlMgRE, проволока с сердечником из AlMgRE, проволока, заполненная порошковым AlMgRE, проволока со сплавом ZnAlMgRE и проволока с сердечником из ZnAlMgRE.
21. Трубопровод на основе черного металла, содержащий композиционное антикоррозионное покрытие по любому из пп. 1-19, отличающийся тем, что черный металл представляет собой железо, и трубопровод представляет собой
трубопровод из чугуна, предпочтительно трубопровод из чугуна с шаровидным графитом.
22. Арматура трубопровода из чугуна с шаровидным графитом, отличающаяся тем, что на матрицу трубопроводной арматуры напылено покрытие по любому из пп. 1-19, а прочность сцепления между металлическим покрытием и трубопроводом предпочтительно составляет 12,5-16,5 МПа.
23. Способ антикоррозионной защиты арматуры трубопровода из чугуна с шаровидным графитом, отличающийся тем, что на матрицу арматуры трубопровода напыляют покрытие по любому из пп. 1-19.
24. Способ получения коррозионностойкой арматуры трубопровода из чугуна с шаровидным графитом, отличающийся тем, что на матрицу арматуры трубопровода напыляют покрытие по любому из пп. 1-19 с применением способа по п. 20, а коррозионно стойкая арматура трубопровода из чугуна с шаровидным графитом предпочтительно является стойкой к почвенной коррозии и подходящей для почвенной среды.
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934 41 PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934 46 PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934 51 PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934 56 PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656
WO 2013/155934
PCT/CN2013/073656