專(zhuān)利名稱(chēng)：抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面工程領(lǐng)域中的新材料領(lǐng)域，特別是涉及一種在海水環(huán)境中抗腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，海水環(huán)境下工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件逐漸增多。但海水的腐蝕程度、微生物含量、以及水對(duì)工作元件的潤(rùn)滑性能都產(chǎn)生一定的影響。一般情況下，水是一種導(dǎo)電性能較強(qiáng)的電解溶液，大多數(shù)金屬材料在水中將產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，絕大多數(shù)的高分子材料在水中將出現(xiàn)化學(xué)老化，其結(jié)果是導(dǎo)致往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的腐蝕、生物污損和相互咬死損壞。因此給海水環(huán)境中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的研究應(yīng)用提出了新的課題和任務(wù)。
目前海水環(huán)境下工作的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件在海水軸承上取得了很大突破，已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出海水中應(yīng)用的橡膠軸承、塑料軸承、陶瓷軸承、金屬軸承和鐵犁木軸承。華中科技大學(xué)在斜盤(pán)式柱塞泵中就采用了陶瓷材料的滑靴和斜盤(pán)，并應(yīng)用了在海水的工作環(huán)境。國(guó)外方面，首先是丹麥Danfoss公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)出了一系列海水工作環(huán)境下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，采用了金屬、工程塑料；其次是德國(guó)漢堡工業(yè)大學(xué)研究了陶瓷工作器件，采用了陶瓷材料研制海水介質(zhì)中用的滑靴、缸體和支承盤(pán)。
單一的金屬、陶瓷或高分子材料，或金屬材料工作面上噴涂傳統(tǒng)的陶瓷或高分子涂層制備，存在較多的缺陷。陶瓷材料雖具有高硬度、耐高溫、耐腐蝕、剛度高、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱性好、強(qiáng)度高和耐磨等優(yōu)點(diǎn)，但是陶瓷材料存在質(zhì)脆且抗振性能差。一般金屬材料的彈性系數(shù)和硬度均高，但易受海水腐蝕，同時(shí)，異種金屬在海水中接觸，會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。高分子材料由于其力學(xué)性能較低，不可能用來(lái)制作海洋環(huán)境中工作的大型往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，而工程塑料的吸水溶脹也會(huì)影響工件的尺寸精度。本專(zhuān)利正是通過(guò)在金屬基體工作面上制備復(fù)合涂層，制備的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件既能保持金屬材料的剛性，同時(shí)也利用了陶瓷耐磨抗蝕的顯著特點(diǎn)，提高工件的綜合性能。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)研制新型的復(fù)合陶瓷涂層材料，進(jìn)一步獲得涂層的耐磨減摩和抗微生物污損性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層及制備方法，該復(fù)合涂層是一種新型適于熱噴涂工藝的涂層，具有抗海水腐蝕減摩以及抗生物污損的功能，并且其制備工藝簡(jiǎn)單、成本低和利于工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明按下述技術(shù)方案解決其技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明提供的抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層，包括粘接底層、復(fù)合陶瓷涂層和表面封孔層，其中粘接底層采用ZnNi合金粉末材料，噴涂在鋼鐵基材上；制備復(fù)合陶瓷涂層的材料采用抗生物污損和抗海水腐蝕的復(fù)合陶瓷粉末，噴涂在粘接底層上；表面封孔層采用低表面能的無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑，涂覆在復(fù)合陶瓷涂層的表面上；按質(zhì)量百分比計(jì)，上述復(fù)合陶瓷涂層組分是由氧化物基相陶瓷粉末80～95％和抗生物污損粉末材料5～20％組成；所述抗生物污損成分為Cu、CuO或Cu2O粉；氧化物陶瓷基相組織含有主相成分80～90％Cr2O3，副相成分10～20％TiO2或TiO2+Al2O3；在添加抗生物污損成分采用Cu粉時(shí)，應(yīng)在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之間再加噴一層絕緣層，該絕緣層是一種防止涂層產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的由氧化物基相陶瓷粉末構(gòu)成的絕緣陶瓷過(guò)渡層。
本發(fā)明提供的上述抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層，其制備采用包括以下步驟的方法(1)噴砂利用壓縮空氣將硬質(zhì)磨料高速?lài)娚湓阡撹F基材表面，使其粗化；(2)粘接底層的制備采用超音速火焰噴涂工藝，在粗化的基材表面噴涂一層ZnNi合金粉末作為粘接底層；(3)復(fù)合陶瓷涂層的制備采用大氣等離子噴涂工藝，在ZnNi合金粘接底層上面噴涂一層抗生物污損和抗海水腐蝕的復(fù)合陶瓷涂層；(4)絕緣陶瓷過(guò)渡層的制備采用大氣等離子工藝，在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之間再加噴一層含80～90％Cr2O3，10～20％TiO2或TiO2+Al2O3絕緣陶瓷過(guò)渡層；(5)表面封孔層的制備在復(fù)合陶瓷涂層表面用低表面能的無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑封孔，其制備方法是采用均勻刷涂工藝將所述封孔劑覆蓋在復(fù)合陶瓷涂層表面上，至目測(cè)涂層表面密實(shí)無(wú)孔為止。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案主要包括在金屬基體上制備復(fù)合涂層，使制備的復(fù)合涂層往復(fù)運(yùn)動(dòng)件更適合海水的工作介質(zhì)條件。應(yīng)用熱噴涂技術(shù)在金屬基體上制備陶瓷涂層，可以充分發(fā)揮金屬的剛性和陶瓷的優(yōu)良抗腐蝕減摩性能，金屬陶瓷復(fù)合材料克服了金屬和陶瓷單一使用時(shí)的缺點(diǎn)。
在海水工作環(huán)境下鋼鐵基體材料極容易腐蝕，由于ZnNi合金粘接底層的電極電位比鋼鐵低，此粘接底層對(duì)鋼鐵基體起到陰極保護(hù)的作用。所以本發(fā)明選用噴涂ZnNi合金粉末涂層作為粘接底層，不僅提高了陶瓷涂層和鋼鐵基體的結(jié)合強(qiáng)度，而且具有耐電化學(xué)耐蝕的陰極保護(hù)層作用。
本發(fā)明制備的復(fù)合陶瓷涂層所需的原料粉末是以Cr2O3陶瓷粉末為主并含有TiO2或TiO2+Al2O3陶瓷粉末和抗污組分的三元體系復(fù)合陶瓷粉末。Cr2O3陶瓷涂層硬度高，化學(xué)惰性好，因具有優(yōu)異的耐磨、耐蝕等特性。由于TiO2、Al2O3粉末的熔點(diǎn)相對(duì)較低，通過(guò)等離子噴涂后，在Cr2O3顆粒骨架和孔隙之間充當(dāng)添隙物，可減小Cr2O3陶瓷涂層的孔隙率、提高主相間的內(nèi)聚強(qiáng)度、韌性；使陶瓷涂層更加致密，耐磨性能顯著提高，同時(shí)也提高噴涂時(shí)粉末的沉積效率。復(fù)合陶瓷粉末中添加的抗生物污損成分可以為Cu、CuO或Cu2O粉末，其主要作用是復(fù)合陶瓷粉末經(jīng)過(guò)等離子噴涂后，其Cu或CuO成分經(jīng)歷部分氧化或失氧過(guò)程，在陶瓷涂層中部分形成含有Cu2O成分組織。因該組分均勻的彌散在復(fù)合陶瓷涂層中，復(fù)合陶瓷涂層在海水環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間工作表面磨損，該組分能不斷地呈現(xiàn)在復(fù)合陶瓷涂層的表面，達(dá)到抗生物附著污損作用。而Cu在涂層中，除了部分氧化形成抗生物污損成分外，其他部分還可起到彌散強(qiáng)化組織結(jié)構(gòu)作用，從而達(dá)到提高復(fù)合陶瓷涂層的致密度以及與基體的結(jié)合強(qiáng)度。
盡管復(fù)合陶瓷涂層致密性好，但由于等離子噴涂制備的涂層結(jié)構(gòu)為層狀堆積，孔隙的出現(xiàn)是不可避免的。在復(fù)合陶瓷涂層表面涂覆一層低表面能的無(wú)機(jī)溶膠或直接浸涂樹(shù)脂材料可以起到封閉孔隙作用。如果選擇適當(dāng)?shù)捅砻婺艿姆饪撞牧线€能有效地減少涂層的摩擦系數(shù)。
由于海水作為工作介質(zhì)，它能引起不同金屬材料之間的電化學(xué)腐蝕，若噴涂的復(fù)合陶瓷涂層中抗生物污損組分是導(dǎo)電的金屬Cu粉末，為了避免涂層與粘接底層間的電化學(xué)腐蝕，則在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之間再加噴一層絕緣陶瓷過(guò)渡層。選用質(zhì)量百分比為80～90％Cr2O3，10～20％TiO2或TiO2+Al2O3陶瓷粉末制備絕緣陶瓷過(guò)渡層，制備的涂層絕緣性、致密性好。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)1.海水工作條件下的復(fù)合涂層由粘接底層+復(fù)合陶瓷涂層+表面封孔層構(gòu)成，同時(shí)具有陰極保護(hù)和抗海水腐蝕減摩、耐微生物污損的特性。這種復(fù)合涂層的防護(hù)性能明顯優(yōu)于是單一陶瓷涂層的性能。
2.所制備的復(fù)合涂層具有以下幾個(gè)特點(diǎn)材料的表面能低，在運(yùn)動(dòng)中不易發(fā)生轉(zhuǎn)移形成粘著磨損；材料的電性能為低電位或絕緣體，不會(huì)造成電偶腐蝕從而保護(hù)基體；復(fù)合涂層的層狀結(jié)構(gòu)使得涂層材料表面具有儲(chǔ)水和親水性，在作為往復(fù)運(yùn)動(dòng)件涂層與摩擦副材料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中能保持水潤(rùn)滑膜的延續(xù)存在。
3.本發(fā)明的復(fù)合陶瓷涂層中所含有的抗生物污損組分能夠耐微生物的附著污損，與傳統(tǒng)抗污組分相比，本發(fā)明的抗污組分主要為Cu2O，是綠色理想的抗污環(huán)保材料。
4.整個(gè)制備工藝流程少，設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)易于控制，適合于連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是一種采用熱噴涂技術(shù)在鋼鐵工件工作面上制備的抗海水腐蝕減摩和抗生物污損復(fù)合涂層。該復(fù)合涂層包括粘接底層、復(fù)合陶瓷涂層和表面封孔層，其中粘接底層采用ZnNi合金粉末材料，噴涂在鋼鐵基材上；復(fù)合陶瓷涂層材料采用抗生物污損和抗海水腐蝕的復(fù)合陶瓷粉末，噴涂在粘接底層上；表面封孔層采用低表面能的無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑，涂覆在復(fù)合陶瓷涂層的表面上；按質(zhì)量百分比計(jì)，上述復(fù)合陶瓷涂層組分是由氧化物基相陶瓷粉末80～95％和抗生物污損粉末材料5～20％組成；所述抗生物污損成分為Cu、CuO或Cu2O粉；氧化物陶瓷基相組織含有主相成分80～90％Cr2O3，副相成分10～20％TiO2或TiO2+Al2O3；在抗生物污損成分采用Cu粉時(shí)，應(yīng)在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之間再加噴一層絕緣層，該絕緣層是一種防止涂層產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的由氧化物基相陶瓷粉末構(gòu)成的絕緣陶瓷過(guò)渡層。
按質(zhì)量百分比計(jì)，所述制備絕緣陶瓷過(guò)渡層的成分中含有80～90％Cr2O3，10～20％TiO2或TiO2+Al2O3；或依據(jù)實(shí)際需要而定。
所述無(wú)機(jī)封孔劑為硅酸鹽溶膠，或磷酸鹽溶膠，或依據(jù)實(shí)際需要選用類(lèi)似的溶膠。所述有機(jī)封孔劑為直接浸涂樹(shù)脂，即采用環(huán)氧樹(shù)脂、聚四氟乙烯乳化液、有機(jī)硅樹(shù)脂中的任一種；或依據(jù)實(shí)際需要選用類(lèi)似的有機(jī)封孔劑。
本發(fā)明復(fù)合涂層中，各層厚度建議為粘接底層的厚度為0.08～0.12mm，絕緣陶瓷過(guò)渡層的厚度為0.15～0.20mm，復(fù)合陶瓷涂層的厚度為0.20～0.35mm。
本發(fā)明提供的上述抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層，其制備是采用包括以下步驟的方法(1)噴砂利用壓縮空氣將硬質(zhì)磨料高速?lài)娚滗撹F基材表面，使其粗化。
(2)粘接底層(陰極保護(hù)層)的制備采用超音速火焰噴涂工藝，在粗化的基材表面噴涂ZnNi合金粉末，形成厚度為0.08～0.12mm的粘接底層。
噴涂工藝條件噴涂功率35-40KW，噴距130mm。
本涂層的作用是，既能增加陶瓷復(fù)合涂層與基體金屬的結(jié)合強(qiáng)度，同時(shí)其固有的低電位性能，對(duì)基體金屬又能起到陰極保護(hù)的作用。
(3)復(fù)合陶瓷涂層的制備采用大氣等離子噴涂工藝，在ZnNi合金粘接底層上面噴涂一層抗生物污損和抗海水腐蝕的的粒徑為40～90μm復(fù)合陶瓷粉末，形成0.20～0.35mm厚的復(fù)合陶瓷涂層。
按質(zhì)量百分比計(jì)，上述復(fù)合陶瓷粉末由氧化物基相陶瓷粉末80～95％和抗生物污損粉末材料5～20％組成。按質(zhì)量百分比計(jì)，所述氧化物陶瓷粉末中含有80～90％Cr2O3，10～20％TiO2或TiO2+Al2O3，所述抗生物污損成分為Cu、CuO或Cu2O粉，其主要作用是復(fù)合粉末經(jīng)過(guò)等離子噴涂后，其Cu或CuO成分經(jīng)歷部分氧化或失氧過(guò)程，在復(fù)合陶瓷涂層中形成含有Cu2O成分組織，達(dá)到抗生物污損作用。
本發(fā)明自行配制的四組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末，其組分按質(zhì)量百分比計(jì)如下64％Cr2O3+10％TiO2+6％Al2O3+20％Cu(A)，76.5％Cr2O3+13.5％TiO2+10％Cu(B)，64％Cr2O3+16％TiO2+20％Cu2O(C)，85.5％Cr2O3+9.5％TiO2+5％CuO(D)。這四組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末的噴涂工藝條件為噴涂功率為40-45KW，噴距85mm。
(4)絕緣陶瓷過(guò)渡層的制備若噴涂的復(fù)合陶瓷涂層中抗生物污損組分是導(dǎo)電的Cu粉，則在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之間再加噴一層絕緣陶瓷過(guò)渡層，防止涂層產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。采用大氣等離子噴涂工藝，在ZnNi合金粘接底層上面噴涂一層粒度為40～90μm，質(zhì)量百分比為80～90％Cr2O3，10～20％TiO2或TiO2+Al2O3陶瓷粉末，制備厚度為0.15～0.20mm的陶瓷層，作為絕緣陶瓷過(guò)渡層；噴涂工藝條件噴涂功率40-45KW，噴距90mm。
本絕緣陶瓷過(guò)渡層是為了避免涂層的電化學(xué)腐蝕，在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之問(wèn)起到電絕緣性能而設(shè)立的。
(5)表面封孔層的制備在復(fù)合陶瓷涂層表面用低表面能的無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑封孔，其制備方法是采用均勻刷涂工藝將所述無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑覆蓋在復(fù)合陶瓷涂層表面上，刷涂次數(shù)不限，至目測(cè)涂層表面密實(shí)無(wú)孔為止。所述無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑所選用的材料見(jiàn)前述。
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的方法作進(jìn)一步說(shuō)明，但不限定本發(fā)明。
實(shí)施例1海水中不銹鋼工件工作面復(fù)合涂層的制備。
利用壓縮空氣將硬質(zhì)棕剛玉磨料高速?lài)娚洳讳P鋼工件表面，使其粗化；在噴砂過(guò)的不銹鋼工件表面噴涂一層厚0.12mm的ZnNi合金粘接底層，噴涂功率為35-40KW，噴距130mm；在粘接底層表面噴涂粒徑為40-90μm的90％Cr2O3+10％TiO2陶瓷粉末，制備絕緣陶瓷過(guò)渡層厚度達(dá)0.20mm，噴涂用的功率為40-45KW，噴距90mm；在絕緣陶瓷過(guò)渡層的表面噴涂粒徑為40-90μm的A組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末，噴涂用的功率為40-45KW，噴距85mm，涂層厚度達(dá)0.20mm；最后在復(fù)合陶瓷涂層表面均勻浸涂硅酸鋁溶膠封孔。噴涂A組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末制備復(fù)合陶瓷涂層的復(fù)合涂層記為1號(hào)復(fù)合涂層。
X射線粉晶衍射測(cè)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)，在不銹鋼基體上制備該種復(fù)合涂層，用掃描電鏡測(cè)定粉末和涂層的形貌，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)涂層的結(jié)合強(qiáng)度，為了進(jìn)行比較，利用金相分析測(cè)試氣孔率，用TT260數(shù)字式覆層測(cè)厚儀測(cè)定陶瓷涂層厚度，陶瓷涂層的硬度用H1000型顯微硬度計(jì)測(cè)量，結(jié)果列于表1。
實(shí)施例2海水中合金結(jié)構(gòu)鋼工件工作面復(fù)合涂層的制備利用壓縮空氣將硬質(zhì)棕剛玉磨料高速?lài)娚浜辖鸾Y(jié)構(gòu)鋼工件表面，使其粗化；在噴砂過(guò)的合金結(jié)構(gòu)鋼工件表面噴涂一層厚0.08mm的ZnNi合金粘接底層，噴涂功率為35-40KW，噴距130mm；在粘接底層表面噴涂粒徑為40-90μm的80％Cr2O3+12％TiO2+8％Al2O3陶瓷粉末，制備絕緣陶瓷過(guò)渡層厚度達(dá)0.15mm，噴涂用的功率為40-45KW，噴距90mm；在絕緣陶瓷過(guò)渡層的表面噴涂粒徑為40-90μm的B組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末，噴涂用的功率為40-45KW，噴距85mm，涂層厚度達(dá)0.35mm；最后在復(fù)合陶瓷涂層表面均勻浸涂環(huán)氧樹(shù)脂封孔。噴涂B組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末制備復(fù)合陶瓷涂層的復(fù)合涂層記為2號(hào)復(fù)合涂層。
X射線粉晶衍射測(cè)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)，在合金結(jié)構(gòu)鋼基體上制備該種復(fù)合涂層，用掃描電鏡測(cè)定粉末和涂層的形貌，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)涂層的結(jié)合強(qiáng)度，為了進(jìn)行比較，利用金相分析測(cè)試氣孔率，用TT260數(shù)字式覆層測(cè)厚儀測(cè)定陶瓷涂層厚度，陶瓷涂層的硬度用H1000型顯微硬度計(jì)測(cè)量，結(jié)果列于表2。
實(shí)施例3海水中碳鋼工件工作面復(fù)合涂層的制備。
利用壓縮空氣將硬質(zhì)棕剛玉磨料高速?lài)娚涮间摴ぜ砻?，使其粗化；在噴砂過(guò)的碳鋼工件表面噴涂一層厚0.12mm的ZnNi合金粘接底層，噴涂功率為35-40KW，噴距130mm；在粘接底層表面噴涂粒徑為40-90μm的C組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末，噴涂用的功率為40-45KW，噴距85mm，涂層厚度達(dá)0.35mm；最后在復(fù)合陶瓷涂層表面均勻浸涂聚四氟乙烯乳化液封孔。噴涂C組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末制備復(fù)合陶瓷涂層的復(fù)合涂層記為3號(hào)復(fù)合涂層。
X射線粉晶衍射測(cè)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)，在碳鋼基體上制備該種復(fù)合涂層，用掃描電鏡測(cè)定粉末和涂層的形貌，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)涂層的結(jié)合強(qiáng)度，為了進(jìn)行比較，利用金相分析測(cè)試氣孔率，用TT260數(shù)字式覆層測(cè)厚儀測(cè)定陶瓷涂層厚度，陶瓷涂層的硬度用H1000型顯微硬度計(jì)測(cè)量，結(jié)果列于表3。
實(shí)施例4海水中鑄鐵工件工作面復(fù)合涂層的制備。
利用壓縮空氣將硬質(zhì)棕剛玉磨料高速?lài)娚滂T鐵工件表面，使其粗化；在噴砂過(guò)的鑄鐵工件表面噴涂一層厚0.12mm的ZnNi合金粘接底層，噴涂功率為35-40KW，噴距130mm；在粘接底層表面噴涂粒徑為40-90μm的D組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末，噴涂用的功率為40-45KW，噴距85mm，涂層厚度達(dá)0.30mm；最后在復(fù)合陶瓷涂層表面均勻浸涂有機(jī)硅樹(shù)脂封孔。噴涂D組團(tuán)聚型復(fù)合陶瓷粉末制備復(fù)合陶瓷涂層的復(fù)合涂層記為4號(hào)復(fù)合涂層。
X射線粉晶衍射測(cè)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)，在鑄鐵基體上制備該種復(fù)合涂層，用掃描電鏡測(cè)定粉末和涂層的形貌，萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)涂層的結(jié)合強(qiáng)度，為了進(jìn)行比較，利用金相分析測(cè)試氣孔率，用TT260數(shù)字式覆層測(cè)厚儀測(cè)定陶瓷涂層厚度，陶瓷涂層的硬度用H1000型顯微硬度計(jì)測(cè)量，結(jié)果列于表4。
附表表1 1號(hào)復(fù)合涂層性能指標(biāo)

表2 2號(hào)復(fù)合涂層性能指標(biāo)

表3 3號(hào)復(fù)合涂層性能指標(biāo)

表4 4號(hào)復(fù)合涂層性能指標(biāo)

權(quán)利要求
1.一種抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層，其特征是包括粘接底層、復(fù)合陶瓷涂層和表面封孔層，其中粘接底層采用ZnNi合金粉末材料，噴涂在金屬基材上；復(fù)合陶瓷涂層材料采用抗生物污損和抗海水腐蝕的復(fù)合陶瓷粉末，噴涂在粘接底層上；表面封孔層采用低表面能的無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑，涂覆在復(fù)合陶瓷涂層的表面上；按質(zhì)量百分比計(jì)，上述復(fù)合陶瓷涂層組分是由氧化物基相陶瓷粉末80～95％和抗生物污損粉末材料5～20％組成；所述抗生物污損成分為Cu、CuO或Cu2O粉；在添加抗生物污損成分采用Cu粉時(shí)，應(yīng)在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之間再加噴一層絕緣層，該絕緣層是一種防止涂層產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的由氧化物基相陶瓷粉末構(gòu)成的絕緣陶瓷過(guò)渡層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合涂層，其特征在于按質(zhì)量百分比計(jì)，所述復(fù)合陶瓷涂層的氧化物基相陶瓷粉末中含有80～90％Cr2O3，10～20％TiO2或TiO2+Al2O3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合涂層，其特征在于所述無(wú)機(jī)封孔劑為硅酸鹽溶膠，或磷酸鹽溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合涂層，其特征在于所述有機(jī)封孔劑為直接浸涂樹(shù)脂，即采用環(huán)氧樹(shù)脂、聚四氟乙烯乳化液、有機(jī)硅樹(shù)脂中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合涂層，其特征在于粘接底層的厚度為0.08～0.12mm，絕緣陶瓷過(guò)渡層的厚度為0.15～0.20mm，復(fù)合陶瓷涂層的厚度為0.20～0.35mm。
6.權(quán)利要求1所述一種制備抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層的制備方法，其特征是采用包括以下步驟的方法(1)噴砂利用壓縮空氣將硬質(zhì)磨料高速?lài)娚湓诮饘倩谋砻?，使其粗化?2)粘接底層的制備采用超音速火焰噴涂工藝，在粗化的基材表面噴涂一層ZnNi合金粉末作為粘接底層；(3)復(fù)合陶瓷涂層的制備采用大氣等離子噴涂工藝，在ZnNi合金粘接底層上面噴涂一層抗生物污損和抗海水腐蝕的復(fù)合陶瓷涂層；(4)絕緣陶瓷過(guò)渡層的制備采用大氣等離子工藝，在粘接底層與導(dǎo)電的復(fù)合陶瓷涂層之間再加噴一層含80～90％Cr2O3，10～20％TiO2或TiO2+Al2O3絕緣陶瓷過(guò)渡層；(5)表面封孔層的制備在復(fù)合陶瓷涂層表面用低表面能的無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑封孔，其制備方法是采用均勻刷涂工藝將所述封孔劑覆蓋在復(fù)合陶瓷涂層表面上，至目測(cè)涂層表面密實(shí)無(wú)孔為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于所述無(wú)機(jī)封孔劑為硅酸鹽溶膠，或磷酸鹽溶膠；所述有機(jī)封孔劑為直接浸涂樹(shù)脂，即采用環(huán)氧樹(shù)脂、聚四氟乙烯乳化液、有機(jī)硅樹(shù)脂中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明是一種抗海水腐蝕減摩和抗生物污損的復(fù)合涂層及其制備方法。該復(fù)合涂層包括粘接底層、復(fù)合陶瓷涂層和表面封孔層，其中粘接底層采用超音速火焰噴涂ZnNi合金粉末在金屬基材上；復(fù)合陶瓷涂層采用等離子噴涂抗生物污損和抗海水腐蝕的復(fù)合陶瓷粉末在粘接底層上；表面封孔層采用低表面能的無(wú)機(jī)或有機(jī)封孔劑，涂覆在復(fù)合陶瓷涂層的表面上；按質(zhì)量百分比計(jì)，復(fù)合陶瓷涂層組分由氧化物基相陶瓷粉末80～95％和抗生物污損粉末材料5～20％組成；抗生物污損成分為Cu、CuO或Cu
文檔編號(hào)C09D1/00GK101074331SQ20071005231
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者程旭東, 鄧飛飛, 高忠寶, 張子軍, 楊章富, 葉衛(wèi)平, 陳明, 毛昉 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)