一種利用冷噴涂技術(shù)制備耐磨超疏水涂層的方法及其產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及表面改性領(lǐng)域，具體涉及一種利用冷噴涂技術(shù)制備耐磨超疏水涂層的方法及廣品。
【背景技術(shù)】
[0002]冷噴涂技術(shù)是通過采用高速氣流加速固態(tài)粒子，經(jīng)加速后高速撞擊預(yù)置的基體，使粒子發(fā)生塑性變形而扁平化形成涂層。冷噴涂能夠制得低氧化物含量、低內(nèi)應(yīng)力、高硬度、高厚度的高質(zhì)量涂層。相較于熱噴涂技術(shù)，冷噴涂是在低于粉末熔點(diǎn)溫度下進(jìn)行操作，該過程幾乎無氧化現(xiàn)象，對(duì)粉末粒子結(jié)構(gòu)幾乎無影響，適用于溫度敏感材料、氧化敏感材料和相變敏感材料等。冷噴涂制備的涂層密度大、結(jié)合強(qiáng)度高(高于70MPa)、組織穩(wěn)定、沉積率高、孔隙率低(低于1% )、能完整保存原始粉末的物理化學(xué)特性，同時(shí)粉末可以回收利用、設(shè)備比較簡(jiǎn)單、成本低，是一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的噴涂技術(shù)。
[0003]目前，冷噴涂技術(shù)得到了進(jìn)一步的發(fā)展，技術(shù)逐漸成熟，在材料表面改性、納米材料、生物功能材料等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。專利CN104099608A公開了采用冷噴涂技術(shù)，制備得到了成分穩(wěn)定、結(jié)合良好的Cu-Ag-Zn可磨耗封嚴(yán)涂層。專利CN102747363B公開了一種在金屬基體表面噴涂納米級(jí)金屬顆粒的方法，該方法將真空冷噴涂和電場(chǎng)輔助冷噴涂相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了納米級(jí)金屬顆粒在常溫常壓下的噴涂作業(yè)。
[0004]不粘鍋具有易清洗、油煙少等優(yōu)點(diǎn)，在廚衛(wèi)領(lǐng)域引發(fā)了一場(chǎng)革命。目前市場(chǎng)上的不粘鍋主要是在表面噴涂一層聚氟樹脂類的涂料，它具有強(qiáng)度差、易脫落等缺點(diǎn)，限制了它的長(zhǎng)期使用。制備一種強(qiáng)度高、硬度大、耐磨性能好、成本低的不粘鍋將是此領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。
[0005]冷噴涂技術(shù)具有許多優(yōu)勢(shì)，尤其適合于微納米粉末材料涂層的制備，因此采用冷噴涂的方法制備耐磨的超疏水涂層、不粘鍋具等具有極大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。目前，用冷噴涂方法制備耐磨超疏水涂層、不粘鍋的相關(guān)研究尚未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種利用冷噴涂技術(shù)制備耐磨超疏水涂層的方法及其產(chǎn)品，該方法采用冷噴涂技術(shù)，可以完整的保存原始粉末的物理化學(xué)特性，沉積速度高；不需要特別的冷卻步驟，操作簡(jiǎn)單，適合于工業(yè)化應(yīng)用，具有極大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。
[0007]—種利用冷噴涂技術(shù)制備耐磨超疏水涂層的方法，包括以下步驟:
[0008](1)依次對(duì)基體表面進(jìn)行清洗和噴砂粗化處理，得到處理好的基體；
[0009](2)采用低表面能物質(zhì)對(duì)要進(jìn)行噴涂的粉末進(jìn)行修飾，得到修飾后的粉末；
[0010](3)利用冷噴涂技術(shù)在步驟(1)得到的基體上噴涂步驟(2)得到的粉末，在基體表面得到所述的耐磨超疏水涂層。
[0011]本發(fā)明提供的冷噴涂技術(shù)，在室溫下即可完成操作，可以完整的保存原始粉末的物理化學(xué)特性，且操作簡(jiǎn)單、沉積率高、成本可控、可產(chǎn)業(yè)化大面積制備，具有極大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景。
[0012]步驟(1)中，所述的基體為金屬、陶瓷、玻璃或塑料。
[0013]作為優(yōu)選，步驟(1)中，采用丙酮、酒精和去離子水依次進(jìn)行清洗。
[0014]將基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理，可以增大基體粗糙度，提高涂層結(jié)合強(qiáng)度，作為優(yōu)選，步驟(1)中，噴砂的工藝參數(shù)為:空氣壓力0.3-1.0MPa,噴砂時(shí)間10秒-1分鐘，噴砂用砂丸目數(shù)40-200目。
[0015]作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述的低表面能物質(zhì)為氟樹脂、氟碳樹脂、氟硅烷樹脂中的一種或幾種。
[0016]作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述的粉末的材料包括金屬、金屬合金和陶瓷中的一種或幾種。
[0017]作為進(jìn)一步的優(yōu)選，所述的粉末的材料為鋁、鈦、銅、316不銹鋼、二氧化鈦、氧化鋁中的一種或多種；
[0018]所述的粉末為納米級(jí)、微米級(jí)或微納米復(fù)合的粉末。
[0019]作為優(yōu)選，步驟(3)中，冷噴涂的工藝參數(shù)為:工作氣體預(yù)熱溫度為100_600°C，壓力為1-3.5MPa，噴涂距離為5-50mm，粒子速度為300-1200m/s，噴槍移動(dòng)速度為100-250mm/
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[0020]作為優(yōu)選，步驟(3)中，所述的工作氣體為N2、He、壓縮空氣或其混合氣體。
[0021]本發(fā)明還提供了一種由所述的方法制備得到的耐磨超疏水涂層，該耐磨超疏水涂層接觸角大于150°，滾動(dòng)角小于10°，具有良好的超疏水性能。
[0022]本發(fā)明制備得到的超疏水涂層，通過耐摩擦實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)具有很好的耐摩擦性能。
[0023]本發(fā)明還提供了一種不粘鍋，表面含有所述的耐磨超疏水涂層。
[0024]本發(fā)明制備得到的不粘鍋產(chǎn)品，具有很好的不粘性能和耐磨性能。噴涂不粘鍋采用的為陶瓷材料，相對(duì)于市場(chǎng)上的產(chǎn)品，更加安全健康、環(huán)境友好，適合于長(zhǎng)期使用且成本可控，具有極大的競(jìng)爭(zhēng)潛力和廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0025]圖1為實(shí)施例1制備的耐磨損超疏水涂層表面掃描電鏡圖；
[0026]圖2為實(shí)施例1制備的超疏水涂層磨損前后接觸角測(cè)量結(jié)果圖，圖2 (a)為采用砂紙磨損前的接觸角測(cè)量結(jié)果，圖2(b)為采用砂紙磨損后的接觸角測(cè)量結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對(duì)本發(fā)明的理解，而對(duì)其不起任何限定作用。
[0028]本發(fā)明提供的利用冷噴涂技術(shù)制備超疏水涂層的方法包括以下具體步驟:
[0029](1)將基體表面依次用丙酮、酒精、去離子水等進(jìn)行清洗，然后進(jìn)行噴砂粗化處理，以達(dá)到表面噴涂的粗糙度要求；
[0030](2)將要進(jìn)行噴涂的粉末用低表面能物質(zhì)進(jìn)行修飾；
[0031](3)在步驟(1)得到的基體上采用冷噴涂技術(shù)噴涂低表面能物質(zhì)修飾的粉末，即制得耐磨超疏水涂層及產(chǎn)品。
[0032]實(shí)施例1
[0033]在本實(shí)施例中，基體材料選擇厚度為2mm的316不銹鋼，耐磨超疏水涂層的具體制備方法如下:
[0034](1)依次用丙酮、酒精、去離子水對(duì)基體進(jìn)行清洗，然后采用60目棕剛玉砂對(duì)基體表面進(jìn)行噴砂粗化處理，噴砂采用的氣壓為0.5MPa，噴砂時(shí)間為30s ;
[0035](2)采用的粉末為低表面能物質(zhì)修飾的二氧化鈦粉，低表面能物質(zhì)修飾的二氧化鈦粉的具體制備方法為:將平均直徑為50微米的二氧化鈦粉末加入到乙醇中至質(zhì)量百分比濃度為5%，然后在該溶液中加入5%的聚四氟乙烯(PTFE，其中5%指的是PTFE的最終濃度)，攪拌均勻即可。
[0036](3)利用冷噴涂技術(shù)噴涂步驟(2)得到的粉末，控制噴涂的工藝參數(shù)為:工作氣體為N2，預(yù)熱溫度為600°C，壓力為2.5MPa，噴涂距離為