一種耐腐蝕防滑涂層制備方法及涂層結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐腐蝕防滑涂層制備方法及涂層結(jié)構(gòu)，首先采用超音速噴涂鎳鉻鋁涂層制作底層，所述底層的孔隙率小于0.5％；采用鎳鉻鋁、氧化鋯制備面層，其中，將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳；再將包覆有金屬鎳層的不同粒度段的氧化鋯粉末按特定比例混合；將混合后的氧化鋯粉末與鎳鉻鋁混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，制備得到所述耐腐蝕防滑涂層。按上述方法所制備得到所述耐腐蝕防滑涂層摩擦系數(shù)高，涂層結(jié)合強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】一種耐腐蝕防滑涂層制備方法及涂層結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防滑涂層【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種耐腐蝕防滑涂層制備方法及涂層結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，在現(xiàn)代艦船的飛行甲板上，甲板表面要求在干、濕及油性條件下具備高的摩擦系數(shù)，以保證飛機(jī)及重型設(shè)備在惡劣海況下阻止滑動(dòng)；艦船防滑涂層可以保證甲板表面具備一定的抗沖擊性、耐磨性以及耐海水氣氛腐蝕能力。而現(xiàn)代艦船的飛行甲板需具備以上性能外還需具備耐高溫、高氣流沖蝕的能力，以抵御發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴氣流對(duì)甲板的沖蝕，同時(shí)還應(yīng)具備良好的抗熱震性能。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中艦船防滑涂層材料主要包括樹脂基防滑涂層材料和金屬基防滑涂層材料，其中樹脂基防滑涂層的主要優(yōu)點(diǎn)是涂敷及維護(hù)簡(jiǎn)單，但耐高溫性能很差，在噴氣式飛機(jī)的高溫和高速氣流沖蝕的條件下經(jīng)過(guò)一兩次起飛就會(huì)發(fā)生徹底的剝落，喪失防滑作用；金屬基防滑涂層材料應(yīng)用于艦船甲板表面以耐噴氣式飛機(jī)的高溫和高速氣流沖蝕，同時(shí)該類涂層也具有耐海洋環(huán)境氣候、質(zhì)量輕、與基體結(jié)合力強(qiáng)、易修復(fù)等優(yōu)異的綜合性能，但現(xiàn)有技術(shù)中缺乏對(duì)金屬基防滑涂層材料的研究制作方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種耐腐蝕防滑涂層制備方法及涂層結(jié)構(gòu)，采用該制備方法所制得的金屬基防滑涂層材料能有效提高金屬基防滑涂層的摩擦系數(shù)，以及涂層的強(qiáng)度，進(jìn)而提升整個(gè)涂層的使用壽命。
[0005]一種耐腐蝕防滑涂層制備方法，所述方法包括:
[0006]采用超音速噴涂鎳鉻鋁涂層制作底層，所述底層的孔隙率小于0.5% ；
[0007]采用鎳鉻鋁、氧化鋯制備面層，其中，將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳；
[0008]再將包覆有金屬鎳層的不同粒度段的氧化鋯粉末按特定比例混合；
[0009]將混合后的氧化鋯粉末與鎳鉻鋁混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，制備得到所述耐腐蝕防滑涂層。
[0010]所述鎳鉻鋁涂層采用超音速火焰噴涂工藝制備，所采用的原材料為不含有機(jī)粘結(jié)劑的團(tuán)聚型鎳鉻鋁復(fù)合粉末或鎳鉻鋁合金粉末，其中鉻占總重量的17?20%，鋁占總重量的4.5?6%，余量為鎳；
[0011]且所制得的底層厚度為80?150 9 111。
[0012]所述將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳，具體包括:
[0013]取14?23微米粒度范圍之間氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆
0.5?2微米的金屬鎳層；
[0014]取38?104微米粒度范圍之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆
1.5?3微米的金屬鎳層；
[0015]取104?140微米粒度范圍之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆4?6微米的金屬鎳層。
[0016]所述按特定比例混合，具體包括:
[0017]粒度范圍為14?23微米之間的氧化鋯粉末占總量的35?40% ；
[0018]粒度范圍為104?140微米之間的氧化鋯粉末占總重的45?50% ；
[0019]余量為粒度范圍為38?104微米之間的氧化鋯粉末。
[0020]所采用的鎳鉻鋁占總重量的10?30%，且所制得的面層厚度為80?500 μ m。
[0021]一種耐腐蝕防滑涂層結(jié)構(gòu)，所述涂層結(jié)構(gòu)包括底層和面層，其中:
[0022]所述底層采用超音速噴涂鎳鉻鋁涂層制作，且所述底層的孔隙率小于0.5% ；
[0023]所述面層采用鎳鉻鋁、氧化鋯制備，其中，先將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳，再將包覆有金屬鎳層的不同粒度段的氧化鋯粉末按特定比例混合；
[0024]將混合后的氧化鋯粉末與鎳鉻鋁混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，制備得到所述耐腐蝕防滑涂層。
[0025]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，采用該制備方法所制得的金屬基防滑涂層材料能有效提高金屬基防滑涂層的摩擦系數(shù)和結(jié)合強(qiáng)度，進(jìn)而提升整個(gè)涂層的使用壽命O

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供耐腐蝕防滑涂層制備方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所提供耐腐蝕防滑涂層制備方法流程示意圖，所述方法包括:
[0030]步驟11:采用超音速噴涂鎳鉻鋁涂層制作底層，所述底層的孔隙率小于0.5% ；
[0031]在該步驟中，首先制作耐腐蝕防滑涂層的底層，具體采用超音速火焰噴涂工藝制備，所采用的原材料為不含有機(jī)粘結(jié)劑的團(tuán)聚型鎳鉻鋁復(fù)合粉末或鎳鉻鋁NiCrAl合金粉末，其中鉻占總重量的17?20%，鋁占總重量的4.5?6%，Ni余量，也可在其中加入金屬釔等合金元素調(diào)整材料性能，釔含量小于等于2%。
[0032]所制得的底層孔隙率可達(dá)0.1 %，穩(wěn)定在0.5 %以下，且所述底層厚度為80?150 μ m0
[0033]步驟12:采用鎳鉻鋁、氧化鋯制備面層，其中，將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳；
[0034]在該步驟中，將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳的過(guò)程可以是:
[0035]取14?23微米粒度范圍之間氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆
0.5?2微米的金屬鎳層；
[0036]取38?104微米粒度范圍之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆
1.5?3微米的金屬鎳層；
[0037]取104?140微米粒度范圍之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆4?6微米的金屬鎳層。
[0038]步驟13:再將包覆有金屬鎳層的不同粒度段的氧化鋯粉末按特定比例混合；
[0039]在該步驟中，所述按特定比例混合具體包括:
[0040]粒度范圍為14?23微米之間的氧化鋯粉末占總量的35?40% ；
[0041]粒度范圍為104?140微米之間的氧化鋯粉末占總重的45?50% ；
[0042]余量為粒度范圍為38?104微米之間的氧化鋯粉末。
[0043]步驟14:將混合后的氧化鋯粉末與鎳鉻鋁混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，制備得到所述耐腐蝕防滑涂層。
[0044]該步驟中，所采用的鎳鉻鋁占總重量的10?30%，且所制得的面層厚度為80?500卩爪。
[0045]由于鎳鉻鋁合金具有良好的耐腐蝕性，并且與甲板常見的鋁基體結(jié)合效果好，氧化鋯陶瓷在高溫下性能穩(wěn)定，具有較好的耐熱沖蝕性能。但鎳鉻鋁與氧化鋯之間結(jié)合較差，在涂層使用過(guò)程中氧化鋯陶瓷易脫落，影響了其使用效果。而采用上述實(shí)施例所述的制作過(guò)程，大粒度范圍的氧化鋯粉末保證涂層具有足夠的摩擦系數(shù)，表面鎳在噴涂中熔化而氧化鋯顆粒僅為表面熔解，有利于與其他粉末粘結(jié)形成涂層；小粒度范圍的氧化鋯粉末保證噴涂過(guò)程中粉末充分熔化，提高涂層之間的結(jié)合強(qiáng)度，因此整體涂層能夠有效提高涂層的摩擦系數(shù)，改善涂層之間的結(jié)合，提高涂層的強(qiáng)度，進(jìn)而提升整個(gè)涂層的使用壽命。
[0046]通過(guò)上述制備方法就可以制備得到具有良好耐海洋性氣候腐蝕，耐高溫沖蝕的防滑涂層，且涂層的摩擦系數(shù)可達(dá)0.95以上，涂層耐沖刷總次數(shù)大于1000次。
[0047]基于上述的制備方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種耐腐蝕防滑涂層結(jié)構(gòu)，所述涂層結(jié)構(gòu)包括底層和面層，其中:
[0048]所述底層采用超音速噴涂鎳鉻鋁涂層制作，且所述底層的孔隙率小于0.5% ；
[0049]所述面層采用鎳鉻鋁、氧化鋯制備，其中，先將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳，再將包覆有金屬鎳層的不同粒度段的氧化鋯粉末按特定比例混合；
[0050]將混合后的氧化鋯粉末與鎳鉻鋁混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，制備得到所述耐腐蝕防滑涂層。
[0051]上述具體各層的制備過(guò)程如上述方法實(shí)施例所述。
[0052]下面以具體的實(shí)施例對(duì)上述涂層制備過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
[0053]實(shí)施例1、
[0054]1)首先以無(wú)粘結(jié)劑的團(tuán)聚型鎳鉻鋁為原材料，粒度范圍為10?45 4 111，基材為鋁基合金，對(duì)基材進(jìn)行表面粗化處理，采用超音速火焰噴涂工藝制備底層，噴涂參數(shù)為氧氣900升/分鐘，煤油26升/小時(shí)，噴距為380毫米，燃燒室壓力8.5兆帕，涂層厚度80 ^ 0 ；
[0055]2)將粒度范圍為14?23 μ m的氧化鋯進(jìn)行水熱氫還原處理，表面包覆一層厚度為0.5?I微米的金屬鎳層；取38?104微米之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆1.5?2微米的金屬鎳層；取104?140微米之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆4?5微米的金屬鎳層；
[0056]3)將上述三個(gè)粒度段的粉末混合，其中原粒度為14?23微米之間的氧化鋯粉末占總量的35%，原粒度為104?140微米之間的氧化鋯粉末占總重的45%，余量為原粒度為38?104微米之間的氧化鋯粉末。
[0057]4)將上述特定比例的氧化鋯與鎳鉻鋁粉末均勻混合，其中鎳鉻鋁占總重量的30%，采用等離子噴涂工藝噴涂制作中間層，總功率:47千瓦，電流:550安，噴距，95毫米，氬氣:38升/分鐘；面層的厚度為80 μ m ;
[0058]5)通過(guò)上述步驟制得的耐腐蝕防滑涂層摩擦系數(shù)為0.95?1.2，耐高溫燃?xì)鉀_蝕大于1000次。
[0059]實(shí)施例2、
[0060]I)首先以無(wú)粘結(jié)劑的團(tuán)聚型鎳鉻鋁為原材料，粒度范圍為10?45 μ m，基材為鋁基合金，對(duì)基材進(jìn)行表面粗化處理，采用超音速火焰噴涂工藝制備底層，噴涂參數(shù)為氧氣900升/分鐘，煤油26升/小時(shí)，噴距為380毫米，燃燒室壓力8.5兆帕，涂層厚度150 μ m ;
[0061]2)將粒度范圍為14?23 μ m的氧化鋯進(jìn)行水熱氫還原處理，表面包覆一層厚度為I?2微米的金屬鎳層；取38?104微米之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆1.5?2微米的金屬鎳層；取104?140微米之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆5?6微米的金屬鎳層；
[0062]3)將上述三個(gè)粒度段的粉末混合，其中原粒度為14?23微米之間的氧化鋯粉末占總量的40%，原粒度為104?140微米之間的氧化鋯粉末占總重的50%，余量為原粒度為38?104微米之間的氧化鋯粉末。
[0063]4)將上述特定比例的氧化鋯與鎳鉻鋁粉末均勻混合，其中鎳鉻鋁占總重量的10%，采用等離子噴涂工藝噴涂制作面層，總功率:45千瓦，電流:500安，噴距，95毫米，氬氣:38升/分鐘；面層的厚度為300 μ m ;
[0064]5)通過(guò)上述步驟制得的耐腐蝕防滑涂層摩擦系數(shù)為1.0?1.2，耐高溫燃?xì)鉀_蝕大于1000次。
[0065]實(shí)施例3、
[0066]I)首先以無(wú)粘結(jié)劑的團(tuán)聚型鎳鉻鋁為原材料，粒度范圍為10?45 μ m，基材為鋁基合金，對(duì)基材進(jìn)行表面粗化處理，采用超音速火焰噴涂工藝制備底層，噴涂參數(shù)為氧氣900升/分鐘，煤油26升/小時(shí)，噴距為380毫米，燃燒室壓力8.5兆帕，涂層厚度120 μ m ;
[0067]2)取14?23微米之間氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆I?2微米的金屬鎳層；取38?104微米之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆2?3微米的金屬鎳層；取104?140微米之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆5?6微米的金屬鎳層；
[0068]3)將上述三個(gè)粒度段的粉末混合，其中原粒度為14?23微米之間的氧化鋯粉末占總量的40%，原粒度為104?140微米之間氧化鋯粉末占總重的45%，余量為原粒度為38?104微米之間的氧化鋯粉末；
[0069]4)將包覆有金屬鎳的氧化鋯與鎳鉻鋁合金混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，鎳鉻鋁合金占總重量的20%，采用等離子噴涂工藝噴涂制作面層，總功率:55千瓦，電流:500安，噴距，95毫米，氬氣:38升/分鐘；制得的面層厚度為400^.11；
[0070]5)通過(guò)上述步驟制得的耐腐蝕防滑涂層摩擦系數(shù)為1.0^1.2,耐高溫燃?xì)鉀_蝕大于1000次。
[0071]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種耐腐蝕防滑涂層制備方法，其特征在于，所述方法包括: 采用超音速噴涂鎳鉻鋁涂層制作底層，所述底層的孔隙率小于0.5% ； 采用鎳鉻鋁、氧化鋯制備面層，其中，將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳； 再將包覆有金屬鎳層的不同粒度段的氧化鋯粉末按特定比例混合； 將混合后的氧化鋯粉末與鎳鉻鋁混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，制備得到所述耐腐蝕防滑涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐腐蝕防滑涂層制備方法，其特征在于，在制作底層的過(guò)程中: 所述鎳鉻鋁涂層采用超音速火焰噴涂工藝制備，所采用的原材料為不含有機(jī)粘結(jié)劑的團(tuán)聚型鎳鉻鋁復(fù)合粉末或鎳鉻鋁合金粉末，其中鉻占總重量的17?20%，鋁占總重量的4.5?6%，余量為鎳； 且所制得的底層厚度為80?150 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐腐蝕防滑涂層制備方法，其特征在于，所述將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳，具體包括: 取14?23微米粒度范圍之間氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆0.5?2微米的金屬鎳層； 取38?104微米粒度范圍之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆1.5?3微米的金屬鎳層； 取104?140微米粒度范圍之間的氧化鋯粉末，通過(guò)高壓氫還原工藝在其表面包覆4?6微米的金屬鎳層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述耐腐蝕防滑涂層制備方法，其特征在于，所述按特定比例混合，具體包括: 粒度范圍為14?23微米之間的氧化鋯粉末占總量的35?40% ； 粒度范圍為104?140微米之間的氧化鋯粉末占總重的45?50% ； 余量為粒度范圍為38?104微米之間的氧化鋯粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐腐蝕防滑涂層制備方法，其特征在于， 所采用的鎳鉻鋁占總重量的10?30%，且所制得的面層厚度為80?500 μ m。
6.一種耐腐蝕防滑涂層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述涂層結(jié)構(gòu)包括底層和面層，其中: 所述底層采用超音速噴涂鎳鉻鋁涂層制作，且所述底層的孔隙率小于0.5% ； 所述面層采用鎳鉻鋁、氧化鋯制備，其中，先將氧化鋯粉末在不同粒度范圍內(nèi)鍍鎳，再將包覆有金屬鎳層的不同粒度段的氧化鋯粉末按特定比例混合； 將混合后的氧化鋯粉末與鎳鉻鋁混合后進(jìn)行等離子噴涂處理，制備得到所述耐腐蝕防滑涂層。
【文檔編號(hào)】B32B9/00GK104357793SQ201410720980
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】于月光, 高峰, 張?chǎng)? 任先京, 侯玉柏, 萬(wàn)偉偉 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院, 北礦新材科技有限公司