改性玄武岩热喷涂粉体及其涂层的制备与性能研究

对天然玄武岩经过改性处理后，与Zn进行聚合造粒制备Zn-玄武岩复合粉体作为热喷涂喂料，并在45#钢基体表面制备耐腐蚀涂层。探讨了火焰喷涂玄武岩涂层的最佳工艺参数，利用红外吸收光谱仪和X射线衍射仪分别分析了粉体和涂层的结构；利用扫描电子显微镜对粉体和涂层的形貌进行了观察分析；研究了粉体的热性能，流动性能和粒度分布，研究了涂层的显微硬度，孔隙率，结合强度和耐腐蚀性能。对粉体的研究结果表明，在玄武岩中添加20%Na2O对其进行改性，改性后的玄武岩的结构由晶态结构变为了非晶态结构，Zn-玄武岩复合粉体的结构由非晶态结构的玄武岩和晶态结构Zn组成。Zn-玄武岩复合粉体的粒径主要分布在49~75μm，高达95%以上，玄武岩粉体粒径分布比较宽，粉体粒径不均匀，细粉体比较多，49μm以下的粉体达到15%。经过聚合造粒形成的Zn-玄武岩复合粉体，颗粒的形状得到了大大改善，粉体更趋近于球形。Zn-玄武岩复合粉体的松装密度和流动速率与天然玄武岩粉体和非晶态玄武岩粉体相比均有显著的增加。对热喷涂涂层的研究结果表明，火焰喷涂制备玄武岩涂层的最佳工艺参数为：预热次数10次，粉流量20g/min，喷涂速度30cm/s，氧气压力0.43MPa，乙炔压力0.09MPa，喷涂距离12cm，喷涂次数10次，得到的涂层厚度为290μm。玄武岩粉体和Zn-玄武岩复合粉体形成涂层后，它们的结构没有发生变化，Zn没有发生氧化，涂层依旧保持原来粉体的结构。随着Zn的添加量的增加，涂层的孔隙率越来越小，涂层的结合强度越来越大，涂层的显微硬度也随之增加。玄武岩涂层对钢基体能够起到较好的保护作用，Zn-玄武岩复合涂层中的Zn，在腐蚀发生能够优先参与金属的腐蚀，起到牺牲阳极保护阴极（钢铁）的作用，Zn产生的腐蚀产物能够封堵孔隙，阻碍基体与环境接触发生腐蚀。