用于耐腐蚀不锈钢涂层的系统、方法和组成与流程

    专利2026-02-23  20



    背景技术:

    1、钢加强筋(钢筋)用于提高混凝土在张力和剪切力下的强度,但未涂覆的钢筋的耐腐蚀性很低。当钢筋发生腐蚀时,其体积膨胀,最终将其周围的混凝土推开并使混凝土开裂。假如有足够的腐蚀,就会导致主结构问题,例如混凝土裂开(即部分混凝土断开),以及剥落(即较宽的裂缝层使钢筋与围绕钢筋的混凝土分离)。在任一种情况下,该腐蚀导致混凝土的严重结构损伤,存在灾难性故障风险并且需要大修或更换。

    2、关于钢筋,在制造后,钢筋可能在大气湿度或雨水存在下发生腐蚀,导致在外表面上形成不利的铁氧化物,这降低了钢筋的可销售性。钢筋浸入混凝土中之后,腐蚀可能导致严重的结构劣化,这通常通过由于氯离子的存在而产生的点状腐蚀。后者这种腐蚀可能严重限制使用钢筋的混凝土结构的寿命。

    3、存在多种用于改进钢筋的耐腐蚀性的方法。这些选项中的很多种会给钢筋带来昂贵的额外成本并且功效存在固有局限。例如,已知环氧涂层在使用中会从钢筋上剥落,因此提供非常有限的耐腐蚀性。在镀锌过程中产生的锌层在混凝土凝固过程中容易受到液体混凝土混合物的侵袭,导致其功效降低,并且需要更厚的涂布层,因此需要更高的成本。此外,再例如,通过热浸镀涂布法的镀锌以及环氧涂层带来其他制造步骤,这些步骤不容易整合到现代的高产量钢筋制造方法中。

    4、存在纯不锈钢钢筋和不锈钢包覆钢筋,但对于大多数应用而言,其成本过于昂贵。


    技术实现思路

    1、根据本发明的一个实施方式,钢部件包含碳钢钢筋和与钢部件冶金结合并且包含铁素体不锈钢的外层涂层。外层涂层在钢部件上形成耐腐蚀涂层。外层的平均厚度为10微米至300微米。

    2、在碳钢钢筋与外层涂层之间可能存在相互扩散区,其中,相互扩散区的组成从涂层的组成向碳钢钢筋的组成连续变化。相互扩散区的宽度可以为10纳米至10微米。

    3、不锈钢涂层可以包括冷喷涂涂层、热喷涂涂层、等离子体喷涂涂层、激光沉积涂层、双丝电弧喷涂涂层或电弧堆焊涂层。不锈钢涂层的平均厚度可以为20微米至100微米。不锈钢涂层可以包含316不锈钢、2205不锈钢或304不锈钢中的至少一种。所述316不锈钢、2205不锈钢或304不锈钢中的至少一种可以与金属碳化物或金属氧化物混合。金属碳化物可以包括碳化铬、碳化钼、碳化硅或碳化锰中的至少一种。

    4、在一些实施方式中,不锈钢涂层包含:

    5、12-25重量%的铬(cr);

    6、2-10重量%的钼(mo);和以下的至少一种以上:

    7、0-10重量%的铝(al);

    8、0-5重量%的硅(si);

    9、0-5重量%的镍(ni);

    10、0-1.0重量%的锰(mn);

    11、0.0-0.1重量%的碳(c);

    12、0.0-0.1重量%的氮(n);或

    13、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    14、余量的铁(fe)。

    15、在一些实施方式中,不锈钢涂层包含:

    16、16-20重量%的铬(cr);

    17、3-6重量%的钼(mo);和以下的至少一种以上:

    18、0-4重量%的铝(al);

    19、0-2重量%的硅(si);

    20、0-0.1重量%的镍(ni);

    21、0.1-0.5重量%的锰(mn);

    22、0.0-0.1重量%的碳(c);

    23、0.0-0.1重量%的氮(n);或

    24、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    25、余量的铁(fe)。

    26、不锈钢涂层可以包含面心立方晶体结构。不锈钢涂层可以包含铁素体/奥氏体双相微结构。不锈钢镀层可以为铁素体不锈钢。不锈钢涂层可具有足够的延展性:钢筋可以围绕直径为钢筋直径的3.5倍的物体弯曲达到180度而不出现不锈钢涂层的可见的开裂。不锈钢涂层可具有足够的延展性使得不锈钢涂层具有在断裂之前允许至少5%的伸长率的固有延展性。

    27、根据本发明的另一实施方式,不锈钢涂覆的钢部件包含钢部件和与钢部件冶金结合的耐腐蚀铁素体不锈钢涂层。不锈钢涂层可以钝化钢部件以抗腐蚀。不锈钢涂层可以是冷喷涂涂层。不锈钢涂层可以是堆焊涂层。不锈钢涂层可以是双丝电弧喷涂涂层。不锈钢涂层可以是激光镀层。不锈钢涂层可以是热喷涂涂层。不锈钢涂层的平均粒径可以为500纳米至10微米。

    28、在一些实施方式中,不锈钢涂层包含:

    29、16-20重量%的铬(cr);

    30、3-6重量%的钼(mo);和以下的至少一种以上:

    31、0-4重量%的铝(al);

    32、0-2重量%的硅(si);

    33、0-0.1重量%的镍(ni);

    34、0.1-0.5重量%的锰(mn);

    35、0.0-0.1重量%的碳(c);

    36、0.0-0.1重量%的氮(n);或

    37、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    38、余量的铁(fe)

    39、根据本发明的另一实施方式,形成钢部件的方法包括:提供具有外表面的钢部件,以及将外表面的至少一部分涂覆上包含与外表面形成冶金结合的铁素体不锈钢层的外层。冶金结合的外层涂层在钢部件上形成耐腐蚀涂层。

    40、在一些实施方式中,涂覆可以包括在第一气体流路中向气体加热器中提供高压载气,从而沿第一气体流路将载气加热到高温。涂覆可以包括在第二气体流路中向不锈钢颗粒的颗粒进料器中提供高压载气,不锈钢颗粒由载气沿第二气体流路运载。涂覆可以包括在与第一和第二流路流体连通的喷涂喷嘴阵列处将第一流路中的加热载气与第二流路中运载的不锈钢颗粒混合。涂覆可以包括从喷嘴阵列中喷出气体与不锈钢颗粒的羽流,从而在输送钢部件穿过羽流时将钢部件的外表面涂覆上不锈钢涂层。喷出的不锈钢颗粒可以高速撞击钢部件表面并与钢部件表面形成冶金结合,从而形成铁素体不锈钢外涂层。高速可以为超音速。

    41、在一些实施方式中,喷嘴阵列环绕钢部件,从而提供用羽流覆盖钢部件。高压可以为约700psi至约800psi。加热气体的高温为约900℃至约1100℃。

    42、在一些实施方式中,不锈钢颗粒的平均粒径可以为5微米至25微米。不锈钢涂层的平均厚度可以为10微米至300微米。进一步地,不锈钢涂层的平均厚度可以为20微米至100微米。

    43、在一些实施方式中,部件可以为钢轨、钢横梁、钢纵梁、钢棒、钢条或钢管。在一些实施方式中,部件可以为钢坯。

    44、在一些实施方式中,形成钢部件的方法还可以包括将涂覆钢坯加热到1000℃至1300℃的温度。形成钢部件的方法还可以包括将涂覆不锈钢坯顺序地轧制成变形钢筋。形成钢部件的方法还可以包括将变形钢筋涂覆上包含与变形钢筋的外表面形成冶金结合的铁素体不锈钢层的外层。形成钢部件的方法还可以包括对经涂覆的变形钢筋进行热处理。热处理可以包括激光加热。

    45、在一些实施方式中,钢部件包括钢坯。钢坯可以具有直线形的截面。喷涂喷嘴阵列可以以直线配置环绕钢坯以确保钢坯表面的各个区域与喷嘴阵列中的至少一个喷嘴之间存在不受阻碍的视线。不锈钢涂层可以覆盖钢坯的外表面。

    46、根据本发明的另一实施方式,用于将不锈钢涂层施加到钢部件表面的涂层沉积系统包括配置为向一个以上的流路提供高压气体的与高压气体供应流体连接的气体输入。涂层沉积系统还包括与气体加热器热连通的加热气体流路,并且加热气体流路与高压气体供应流体连通。气体加热器被配置为将加热气体流路中的高压流动气体加热。该系统还包括与用于接收不锈钢颗粒源的进料器输入以颗粒物流通的方式连通的不锈钢颗粒进料器流路。不锈钢颗粒进料器流路与高压气体供应流体连通。不锈钢颗粒进料器配置为在不锈钢颗粒进料器流路中将不锈钢颗粒供应至高压流动气体。

    47、该系统还包括与加热气体流路和不锈钢颗粒进料器流路流体连通的喷涂喷嘴阵列。喷涂喷嘴阵列与不锈钢颗粒进料器流路以颗粒物流通的方式连通。喷涂喷嘴阵列被配置为环绕钢部件,使得钢部件表面的各个区域与喷嘴阵列中的至少一个喷嘴之间存在不受阻碍的视线。喷涂喷嘴阵列还配置为通过在加热气体与不锈钢颗粒的羽流中离开喷嘴阵列中的各个喷嘴的加热气体的高速度提供的力来加速不锈钢颗粒。喷涂喷嘴阵列还配置为使得不锈钢颗粒高速撞击部件表面并与部件表面冶金结合,从而形成不锈钢涂层。不锈钢涂层为铁素体、奥氏体或双相。喷涂喷嘴中的至少一个产生至少部分沿纵向并且至少部分沿径向的不锈钢颗粒流。

    48、在一些实施方式中,喷涂喷嘴阵列可以与不锈钢颗粒进料器流路以颗粒物流通的方式连通。喷涂喷嘴阵列可以配置为对于喷嘴阵列中的各个喷嘴,加热气体和颗粒可以进入喷嘴。加热气体可以通过喷嘴的收敛部分被压缩。加热气体可以随后通过喷嘴的发散部分膨胀。在穿过喷嘴的收敛和发散部分之后,加热气体和不锈钢颗粒可以在羽流中离开喷嘴并以超音速撞击钢部件表面。

    49、在一些实施方式中,该系统还可以包括配置为输送部件穿过热气体与不锈钢颗粒的羽流的传送带。该部件可以具有直线形的截面。喷涂喷嘴阵列可以配置为用以直线排列的喷涂喷嘴阵列中各个喷嘴的头部环绕直线形的截面。

    50、此外,该部件可以具有圆形、椭圆形或变形圆形截面。喷涂喷嘴阵列可以配置为分别以圆形、椭圆形或变形圆形截面排列的喷涂喷嘴阵列中各个喷嘴的头部环绕圆形、椭圆形或变形圆形截面。

    51、在一些实施方式中,气体可以包括氮气(n2)、氦气(he)、空气、氩气(ar)、氙气(xe)或形成气(n2中5%h2)中的至少一种。高压可以为约700psi至约800psi。加热气体的温度可以为约900℃至约1100℃。高速可以为超音速。不锈钢颗粒的平均粒径可以为5微米至20微米。不锈钢涂层的平均厚度可以为0.5mm至5mm。不锈钢涂层的平均厚度可以为35微米至350微米。不锈钢涂层的平均厚度可以为25微米至300微米。不锈钢涂层的平均厚度可以为10微米至100微米。不锈钢涂层可以具有bcc铁素体基体。

    52、在一些实施方式中,不锈钢颗粒可以包含:

    53、16-20重量%的铬(cr);

    54、3-6重量%的钼(mo);和以下的至少一种以上:

    55、0-4重量%的铝(al);

    56、0-2重量%的硅(si);

    57、0-0.1重量%的镍(ni);

    58、0.1-0.5重量%的锰(mn);

    59、0.0-0.1重量%的碳(c);

    60、0.0-0.1重量%的氮(n);或

    61、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    62、余量的铁(fe)。

    63、根据本发明的另一实施方式,将不锈钢涂层施加到钢部件上的方法包括在第一气体流路中向气体加热器中提供高压载气,从而沿第一气体流路将载气加热到高温。将不锈钢涂层施加到钢部件上的方法包括在第二气体流路中向不锈钢颗粒的颗粒进料器中提供高压载气,不锈钢颗粒由载气沿第二气体流路运载。该方法包括在与第一和第二流路流体连通的喷涂喷嘴阵列处将第一流路中的加热载气与第二流路中运载的不锈钢颗粒混合。该方法还包括从喷嘴阵列中喷出气体与不锈钢颗粒的羽流,从而在输送钢部件穿过羽流时将钢部件的外表面涂覆上不锈钢涂层。喷出的不锈钢颗粒可以高速撞击钢部件表面并与钢部件表面形成冶金结合,从而形成包含铁素体不锈钢的外涂层。

    64、喷嘴阵列中的各个喷嘴可以通过各个喷嘴的收敛部分将混合的加热载气和颗粒压缩。喷嘴阵列中的各个喷嘴可以通过各个喷嘴的发散部分将混合的加热载气和颗粒膨胀。喷嘴阵列中的各个喷嘴可以将混合的加热载气和颗粒加速至超音速。

    65、在一些实施方式中,不锈钢颗粒包括316不锈钢、2205不锈钢或304不锈钢中的至少一种。

    66、钢部件可以为钢坯。钢坯可以具有直线形的截面。喷涂喷嘴阵列可以以直线配置环绕钢坯以确保钢坯表面的各个区域与喷涂喷嘴阵列中的至少一个喷嘴之间存在不受阻碍的视线。不锈钢涂层可以覆盖钢坯的整个外表面。不锈钢涂层可以覆盖钢坯整个外表面,并且不锈钢涂层的厚度可以为150微米至500微米。不锈钢涂层可以为150微米至2000微米。

    67、该方法还可以包括将钢坯上的不锈钢涂层在1200℃下加热约3小时至约9小时的时长。该方法还可以包括对钢坯上的不锈钢涂层进行热轧,从而形成具有不锈钢涂层的钢筋部件。在一些实施方式中,不锈钢涂层可以具有与不锈钢合金化的陶瓷材料以改善不锈钢涂层与钢部件的结合。陶瓷材料包括金属碳化物或金属氧化物中的至少一种。

    68、在一些实施方式中,不锈钢颗粒可以包括以下的至少一种:通过气体雾化制造的球形颗粒、通过高压水雾化制造的近球形颗粒或通过机械破碎制造的不规则形颗粒。

    69、该方法还可以包括对钢部件上的不锈钢涂层进行热处理。对钢部件上的不锈钢涂层进行的热处理可以包括激光热处理。

    70、对钢部件上的不锈钢涂层进行热处理可以包括将钢部件上的不锈钢涂层加热到约1100℃,持续1小时。对钢部件上的不锈钢涂层进行热处理可以包括将钢部件上的不锈钢涂层淬火至室温。对钢部件上的不锈钢涂层进行热处理可以包括将钢部件上的不锈钢涂层在约600℃下回火1小时。

    71、根据本发明的一个实施方式,具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成包含:

    72、12-25重量%的铬(cr);

    73、2-10重量%的钼(mo);和以下的至少一种以上:

    74、0-10重量%的铝(al);

    75、0-5重量%的硅(si);

    76、0-5重量%的镍(ni);

    77、0-1.0重量%的锰(mn);

    78、0.0-0.1重量%的碳(c);

    79、0.0-0.1重量%的氮(n);和

    80、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    81、余量的铁(fe)。

    82、在一些实施方式中,具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成可以包括:

    83、16-20重量%的铬(cr);

    84、3-6重量%的钼(mo);和以下的至少一种:

    85、0-4重量%的铝(al);

    86、0-2重量%的硅(si);

    87、0-0.1重量%的镍(ni);

    88、0.1-0.5重量%的锰(mn);

    89、0.0-0.1重量%的碳(c);

    90、0.0-0.1重量%的氮(n);

    91、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    92、余量的铁(fe)。

    93、在一些实施方式中,具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成可以包括:

    94、18重量%的铬(cr);

    95、6重量%的钼(mo);

    96、4重量%的铝(al);

    97、2重量%的硅(si);以及

    98、余量的铁(fe)。

    99、在一些实施方式中,具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成可以包括:

    100、18重量%的铬(cr);

    101、3重量%的钼(mo);

    102、4重量%的铝(al);

    103、2重量%的硅(si);以及

    104、余量的铁(fe)。

    105、在一些实施方式中,具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成可以包括:

    106、18重量%的铬(cr);

    107、8重量%的钼(mo);

    108、5重量%的铝(al);以及

    109、余量的铁(fe)。

    110、在一些实施方式中,具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成可以包括:

    111、18重量%的铬(cr);

    112、8重量%的钼(mo);

    113、2重量%的硅(si);以及

    114、余量的铁(fe)。

    115、在一些实施方式中,具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成可以包括:

    116、18重量%的铬(cr);

    117、4重量%的钼(mo);和

    118、余量的铁(fe)。

    119、根据本发明的另一实施方式,制造具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金的方法包括提供包含以下成分的金属混合物:

    120、12-25重量%的铬(cr);

    121、2-10重量%的钼(mo);和以下的至少一种:

    122、0-10重量%的铝(al);

    123、0-5重量%的硅(si);

    124、0-5重量%的镍(ni);

    125、0-1.0重量%的锰(mn);

    126、0.0-0.1重量%的碳(c);

    127、0.0-0.1重量%的氮(n);或

    128、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    129、余量的铁(fe)。

    130、制造耐腐蚀铁素体bcc不锈钢合金的方法还包括:提供用于将金属混合物熔化的熔炉,在熔炉中加热金属混合物从而形成液体金属混合物熔体,以及将液体金属混合物熔体冷却从而形成固体金属混合物。固体金属混合物包含耐腐蚀铁素体不锈钢合金。熔炉可以为真空感应熔炼炉。熔炉可以为真空电弧熔炼炉。将液体金属混合物熔体冷却可以包括将液体金属混合物熔体淬火。

    131、制造耐腐蚀铁素体bcc不锈钢合金的方法还可以包括将耐腐蚀铁素体不锈钢合金雾化,从而产生耐腐蚀铁素体不锈钢合金颗粒。该方法可以包括向冷喷涂系统提供耐腐蚀不锈钢合金颗粒。该方法可以包括用从冷喷涂系统中喷出的耐腐蚀不锈钢合金颗粒涂覆钢部件。喷出的耐腐蚀不锈钢合金颗粒可以与钢部件的外表面冶金结合,从而在钢部件上形成具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢涂层。

    132、制造耐腐蚀铁素体bcc不锈钢合金的方法还可以包括对钢部件上的具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢涂层进行热处理。对具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢涂层进行的热处理可以包括激光热处理。

    133、对具有bcc铁素体基体的耐腐蚀不锈钢涂层进行热处理可以包括将部件上的耐腐蚀涂层加热到约1000℃至约1300℃的温度,持续1小时至24小时的时长。热处理可以包括将钢部件上的耐腐蚀涂层淬火。热处理可以包括将钢部件上的耐腐蚀涂层在400℃至700℃的温度下回火10分钟至4小时的时长。

    134、将耐腐蚀不锈钢合金雾化可以包括以下的至少一种:对耐腐蚀铁素体不锈钢合金进行气体雾化从而产生球形的耐腐蚀不锈钢合颗粒、对耐腐蚀铁素体不锈钢合金进行雾化从而产生近球形的耐腐蚀不锈钢合颗粒或者对耐腐蚀铁素体不锈钢合金进行机械破碎从而产生不规则形的耐腐蚀不锈钢合金颗粒。

    135、耐腐蚀不锈钢合金颗粒的平均粒径可以为5微米至20微米。不锈钢涂层的平均厚度可以为10微米至500微米。

    136、部件可以为钢坯。部件可以为钢筋、钢梁、钢轨道或钢管。

    137、根据本发明的另一实施方式,制造铁素体不锈钢合金的方法包括提供包含以下成分的金属混合物:

    138、12-25重量%的铬(cr);

    139、2-10重量%的钼(mo);和以下的至少一种以上:

    140、0-10重量%的铝(al);

    141、0-5重量%的硅(si);

    142、0-5重量%的镍(ni);

    143、0-1.0重量%的锰(mn);

    144、0.0-0.1重量%的碳(c);

    145、0.0-0.1重量%的氮(n);或

    146、0.0-0.05重量%的硫(s);以及

    147、余量的铁(fe)。

    148、制造铁素体不锈钢合金的方法还包括提供用于将金属混合物熔化的熔炉。在熔炉中将金属混合物加热到约1600℃至约2000℃的温度从而形成液体金属混合物熔体。用第一时长将液体金属混合物熔体冷却到约1000℃至约1300℃的中间温度从而引发凝固过程。将液体金属混合物熔体在约1000℃至约1300℃的中间温度下保持第二时长。用第三时长将液体金属混合物熔体淬火到约400℃至约600℃的温度。第一时长可以为5分钟至100分钟。第二时长可以为0.5秒至10.0秒。

    149、淬火限制碳化物析出物的形成。在约450℃至约600℃的温度下将金属混合物回火约10分钟至约60分钟的时长。在不存在主动加热的情况下将金属混合物冷却。金属混合物包含铁素体不锈钢合金。铁素体不锈钢合金可以耐腐蚀。铁素体不锈钢合金可以具有体心立方晶体结构。

    150、熔炉可以包括冷喷涂机。该方法还可以包括将铁素体不锈钢合金雾化。该方法还可以包括将雾化的铁素体不锈钢合金作为涂层沉积在钢部件上。铁素体不锈钢合金涂层可以与钢部件表面冶金结合。钢部件上的铁素体不锈钢合金可以抵抗钢部件的腐蚀。铁素体不锈钢合金可以为散装材料。


    技术特征:

    1.一种钢部件,其包含:

    2.如权利要求1所述的钢部件,其中,在所述碳钢钢筋与所述外层涂层之间存在相互扩散区,其中,所述相互扩散区的组成从所述涂层的组成向所述碳钢钢筋的组成连续变化,所述相互扩散区的宽度为10纳米至10微米。

    3.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层包括以下的至少一种:冷喷涂涂层、热喷涂涂层、等离子体喷涂涂层、激光沉积涂层、双丝电弧喷涂涂层或电弧堆焊涂层。

    4.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层包括316不锈钢、2205不锈钢或304不锈钢中的至少一种。

    5.如权利要求4所述的钢部件,其中,所述316不锈钢、2205不锈钢或304不锈钢中的至少一种与金属碳化物混合。

    6.如权利要求5所述的钢部件,其中,所述金属碳化物包括碳化铬、碳化钼、碳化硅或碳化锰中的至少一种。

    7.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层包含:

    8.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层包含:

    9.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层包含面心立方晶体结构。

    10.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层包含铁素体/奥氏体双相微结构。

    11.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层是铁素体不锈钢。

    12.如权利要求1所述的钢部件,其中,所述不锈钢涂层具有足够的延展性:

    13.一种不锈钢涂覆的钢部件,其包含:

    14.如权利要求13所述的涂层,其中,所述不锈钢涂层钝化所述钢部件以抗腐蚀。

    15.如权利要求13所述的涂层,其中,所述不锈钢涂层是冷喷涂涂层。

    16.如权利要求13所述的涂层,其中,所述不锈钢涂层是堆焊涂层。

    17.如权利要求13所述的涂层,其中,所述不锈钢涂层是双丝电弧喷涂涂层。

    18.如权利要求13所述的涂层,其中,所述不锈钢涂层的平均粒径为500纳米至10微米。

    19.如权利要求10所述的涂层,其中,所述不锈钢涂层包含:

    20.一种形成钢部件的方法,所述方法包括:

    21.如权利要求20所述的方法,其中,所述涂覆包括:

    22.如权利要求21所述的方法,其中,

    23.如权利要求21所述的方法,其中,所述不锈钢颗粒的平均粒径为5微米至25微米。

    24.如权利要求21所述的方法,其中,所述不锈钢涂层的平均厚度为20微米至300微米。

    25.如权利要求20所述的方法,其中,所述钢部件为钢坯、钢轨、钢横梁、钢纵梁、钢棒、钢条或钢管。

    26.如权利要求22所述的方法,其中,

    27.权利要求26所述的方法,其还包括:

    28.如权利要求27所述的方法,其中,所述热处理包括激光加热。

    29.如权利要求21所述的方法,其中:

    30.一种用于将不锈钢涂层施加到钢部件表面的涂层沉积系统,所述系统包括:

    31.如权利要求30所述的系统,其中,所述喷涂喷嘴阵列与所述不锈钢颗粒进料器流路以颗粒物流通的方式连通并且被配置为使得对于喷嘴阵列中的各个喷嘴:

    32.如权利要求30所述的系统,其还包括:

    33.如权利要求30所述的系统,其中,所述气体包括氮气(n2)、氦气(he)、空气、氩气(ar)、氙气(xe)或形成气(n2中5%h2)中的至少一种。

    34.如权利要求30所述的系统,其中,

    35.如权利要求30所述的系统,其中,

    36.如权利要求30所述的系统,其中,所述不锈钢颗粒的平均粒径为5微米至20微米。

    37.如权利要求30所述的系统,其中,所述不锈钢涂层的平均厚度为10微米至100微米。

    38.如权利要求30所述的系统,其中,

    39.如权利要求38所述的系统,其中,所述不锈钢涂层具有体心立方铁素体基体。

    40.一种将不锈钢涂层施加到钢部件上的方法,其包括:

    41.如权利要求40所述的方法,其中,所述喷嘴阵列中的各个喷嘴:

    42.如权利要求40所述的方法,其中,

    43.如权利要求40所述的方法,其中,所述不锈钢外涂层包含铁素体不锈钢。

    44.如权利要求43所述的方法,其中,

    45.如权利要求44所述的方法,其中,所述方法还包括:

    46.如权利要求40所述的方法,其中,所述不锈钢涂层包括316不锈钢、2205不锈钢或304不锈钢中的至少一种。

    47.如权利要求40所述的方法,其中,所述不锈钢颗粒包括以下的至少一种:

    48.如权利要求40所述的方法,其中,所述不锈钢具有与所述不锈钢合金化的陶瓷材料以改善所述不锈钢涂层与所述钢部件的结合。

    49.如权利要求48所述的方法,其中,所述陶瓷材料包括金属碳化物或金属氧化物中的至少一种。

    50.如权利要求40所述的方法,其还包括:

    51.如权利要求50所述的方法,其中,对所述钢部件上的所述不锈钢涂层进行的所述热处理包括激光热处理。

    52.如权利要求50所述的方法,其中,对所述钢部件上的所述不锈钢涂层进行热处理包括:

    53.一种具有体心立方铁素体基体的耐腐蚀不锈钢合金组成,其包含:

    54.如权利要求53所述的合金组成,其中,所述组成包含:

    55.如权利要求54所述的合金组成,其中,所述组成包含:18重量%的铬(cr);

    56.如权利要求54所述的合金组成,其中,所述组成包含:18重量%的铬(cr);

    57.如权利要求54所述的合金组成,其中,所述组成包含:18重量%的铬(cr);

    58.如权利要求54所述的合金组成,其中,所述组成包含:18重量%的铬(cr);

    59.如权利要求54所述的合金组成,其中,所述组成包含:

    60.一种耐腐蚀铁素体体心立方不锈钢合金的制造方法,其包括:

    61.如权利要求60所述的方法,其中,所述熔炉包括真空感应熔炼炉或真空电弧熔炼炉中的至少一种。

    62.如权利要求60所述的方法,其中,将所述液体金属混合物熔体冷却包括将所述液体金属混合物熔体淬火。

    63.如权利要求60所述的方法,其还包括:

    64.如权利要求63所述的方法,其还包括:

    65.如权利要求64所述的方法,其中,对具有体心立方铁素体基体的所述耐腐蚀不锈钢涂层进行的所述热处理包括激光热处理。

    66.如权利要求64所述的方法,其中,对具有体心立方铁素体基体的所述耐腐蚀不锈钢涂层进行热处理包括:

    67.如权利要求65所述的方法,其中,将所述耐腐蚀不锈钢合金雾化包括以下的至少一种:

    68.如权利要求63所述的方法,其中,所述耐腐蚀不锈钢合金颗粒的平均粒径为5微米至45微米。

    69.如权利要求63所述的系统,其中,所述不锈钢涂层的平均厚度为10微米至300微米。

    70.如权利要求63所述的方法,其中,所述部件为钢坯。

    71.如权利要求63所述的方法,其中,所述部件为钢筋。

    72.一种铁素体不锈钢合金的制造方法,其包括:

    73.如权利要求72所述的方法,其中,

    74.如权利要求72所述的方法,其中,

    75.如权利要求72所述的方法,其中,

    76.如权利要求72所述的方法,其中,所述铁素体不锈钢合金为散装材料。


    技术总结
    在一些实施方式中,公开了施加到钢加强筋(例如钢筋)上的可以通过减少钢筋腐蚀显著延长混凝土结构的寿命的涂层。所述涂层包括施加在常规钢筋外部的薄钝化钢(例如不锈钢)层。涂层可以通过金属冷喷涂制造在线施加,金属冷喷涂制造是可以整合到现有的制钢厂中的高产量涂覆技术。此外,描述了具有定制的耐氯化物腐蚀性能的新型高性能铁素体钢。新型铁素体钢与其他市售和实验钢不同,更适合涂覆诸如钢筋等低成本钢结构。包括Cr、Al和Si的多种合金化元素将会各自独立地形成保护性氧化物,提高保护的总量并将其扩展至更宽的pH范围和电势范围。

    技术研发人员:S·麦卡尔平,S·杰佩尔
    受保护的技术使用者:S·麦卡尔平
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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