[发明专利]一种耐蚀隔热涂层体系及其制备方法

权利要求书

1.一种耐蚀隔热涂层体系，其特征在于主体结构包括复合打底层、防腐层、隔热层和封闭层；铝合金基体的上表面喷涂有复合打底层，复合打底层的表面喷涂有防腐层，防腐层的表面喷涂有隔热层，隔热层的表面喷涂有封闭层；复合打底层是将Ni粉末与Al粉末混合后采用低压冷喷涂工艺喷涂在铝合金基体的上表面制备而成的，其中Ni的重量百分比为10-20％，以使复合打底层的热膨胀系数与铝合金基体的热膨胀系数相近，复合打底层的厚度为50-200μm；防腐层是将Zn粉末与Ni粉末混合后采用冷喷涂或热喷涂工艺喷涂在复合打底层的表面制备而成的，其中Ni的重量百分比为20-30％，防腐层的涂层厚度为80-120μm，防腐层具有隔离铝合金基体与外界环境的作用；隔热层是由4-8层复合隔热层构成，复合隔热层是将M粉末、Cr粉末和Al粉末的混合粉末与Al₂O₃或ZrO₂粉末混合后采用高压冷喷涂工艺喷涂在防腐层的表面制备而成的，其中M粉末为Co粉末或Ni粉末或Co粉末与Ni粉末的混和粉末，隔热层中的MCrAl粉末的重量百分比从80％向0％过渡，每层间的过渡量小于30％，最表层的Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末采用等离子喷涂工艺喷涂，复合隔热层的厚度为50-80μm，隔热层的厚度为200-640μm，隔热层涵盖梯度的和单一的成份变化；封闭层是将Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末与封闭剂混合后采用热喷涂工艺喷涂在隔热层的表面制备而成的，其中Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末的重量百分比为20-60％，封闭层的厚度为200-300μm，封闭层具有将环境中的热量和腐蚀与铝合金基体隔离的作用；所述封闭剂为沥青基铝浆、铝硅酮树脂及硅酸盐和铬酸盐的无机物。

2.一种耐蚀隔热涂层体系制备方法，其特征在于具体工艺过程包括预处理基体、制备复合打底层、制备防腐层、制备隔热层和制备封闭层共五个步骤：

(1)预处理基体：将经过油水分离器和缓冲罐的压力为0.6MPa的压缩空气通入喷枪，采用棕刚玉对铝合金基体的表面进行喷砂活化除锈，铝合金基体的粗糙度为20-80um，目测铝合金基体的表面外观均匀一致，无可见的油脂、污垢、氧化皮、孔洞、尖锐表面、缝隙和油漆涂层的附着物后，采用吸尘器对铝合金基体的表面进行除尘处理，完成基体的预处理；

(2)制备复合打底层：在车间或复合设定要求的场地将步骤(1)预处理后的铝合金基体预热到90-120℃，采用低压冷喷涂工艺将粒径为5-20μm的Ni粉末和粒径为10-30μm的Al粉末的混和粉末喷涂在铝合金基体的上表面形成厚度为50-80μm的复合打底层，喷涂过程中的喷涂温度为350-550℃，喷枪与铝合金基体之间的直线距离为5-50mm，喷枪与铝合金基体之间夹角的角度为60-90°，喷枪的送粉率小于2.5g/s，喷枪的移动速度与送粉率匹配，喷涂过程中采用压力大于0.7MPa的压缩空气、氮气、氦气或者以上几种气体的混合物对铝合金基体进行喷涂，完成复合打底层的制备；

(3)制备防腐层：检查复合打底层的外观，确保复合打底层无孔洞、尖锐表面和缝隙，将喷涂有复合打底层的铝合金基体预热到90-120℃，采用火焰喷涂、电弧喷涂或冷喷涂工艺将Zn粉末和Ni粉末的混和粉末喷涂在复合打底层的表面上形成ZnNi复合涂层或ZnNi合金涂层，喷涂过程中，喷枪与铝合金基体之间夹角的角度为60-90°，完成防腐层的制备；

(4)制备隔热层：采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂和高压冷喷涂工艺将粒径为10-50μm的MCrAl粉末与粒径为20-150μm的Al₂O₃粉末的混和粉末或粒径为10-50μm的MCrAl粉末与粒径为20-150μm的ZrO₂粉末的混和粉末喷涂在防腐层的表面上形成4-8层的复合隔热层，其中M为Co粉末或Ni粉末或Co粉末与Ni粉末的混和粉末，复合隔热层中的MCrAl粉末的重量百分比从80％向0％过渡，每层间的过渡量小于30％，最表层的Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末采用等离子喷涂工艺喷涂，复合隔热层的单层厚度为50-80μm，4-8层的复合隔热层形成厚度为200-640μm的隔热层，完成隔热层的制备；

(5)制备封闭层：对封闭剂按照设定要求进行冲稀，以保证封闭剂的渗透性，采用热喷涂工艺将Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末与冲稀后的封闭剂混合后喷涂在隔热层的表面上形成厚度为200-300μm的封闭层，其中Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末的重量百分比为20-60％，封闭剂包括沥青基铝浆、铝硅酮树脂及硅酸盐和铬酸盐的无机物，完成封闭层的制备。