[发明专利]一种新型耐高温耐磨机械性能良好的疏水涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种新型耐高温耐磨机械性能良好的疏水涂层的制备方法，对金属基体进行除锈、脱脂、喷砂预处理；通过大气等离子喷涂先在金属基体上表面制备成分为NiCoCrAlY的金属粘结层；采用大气等离子喷涂在金属粘结层上沉积疏水氧化铈陶瓷涂层。与现有技术相比，本发明采用氧化铈疏水材料，极大的提高了疏水涂层的机械性能，疏水氧化铈陶瓷涂层和金属基体间的金属粘结层则增强了涂层的耐高温性能；通过调控试验参数，等离子喷涂方法制备的氧化铈疏水涂层直接具有类似荷叶的双尺度粗糙度结构，大幅增加其疏水性能。

技术领域

本发明属于疏水涂层技术领域，具体涉及一种新型耐高温耐磨机械性能良好的疏水涂层的制备方法。

背景技术

疏水材料由于其优异的性能广泛应用于生活和生产的各个领域。如仿造荷叶结构制造的各种自清洁表面，带有自清洁效应的墙面可以减少人工维护成本；又比如仿造壁虎脚节奏制造的微流体传输仪，在微流体的传输中可以减少损失；另外由于接触面积的减小，表面的抗腐蚀性能和防雾、防冰性能也得到了提升。因此，不管是工业生产还是家庭生活领域，疏水材料都有着广泛的应用。目前的常规方法均使用了聚四氟乙烯、氟硅烷、硬脂酸这类有机物来降低表面能以达到疏水的目的。但这类有机物往往面临着不少问题，如在高温(300℃)下失效、不耐摩擦、弱的机械性能等等。因而限制了使用环境。和有机材料相比，无机材料往往具有更优秀的耐高温、机械性能。但是无机材料往往本征是亲水的，如氧化铝；或容易变成亲水的，如收到紫外辐照的氧化钛和氧化锌。据报道，稀土氧化物材料由于其稀土元素的特殊结构：未填满的4f轨道被填满的5s2p6轨道屏蔽。这种结构减小了稀土元素原子与水形成氢键的能力，因而稀土氧化物表现出一定的疏水性能。在稀土氧化物中，氧化铈由于其较为低廉的价格被选中研究的比较多。此前对氧化铈的研究采用了原子层沉积以及磁控溅射等方法。这些方法的沉积效率比较低，且成本较高。

发明内容

本发明提供一种新型耐高温耐磨机械性能良好的疏水涂层的制备方法，解决上述技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种新型耐高温耐磨机械性能良好的疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)对金属基体进行除锈、脱脂、喷砂预处理；

(2)通过大气等离子喷涂在所述金属基体上表面制备金属粘结层；

(3)通过大气等离子喷涂在所述金属粘结层上沉积疏水氧化铈陶瓷涂层，形成具有金属基体、金属粘结层和疏水氧化铈陶瓷涂层的新型耐高温耐磨机械性能良好的疏水涂层。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(1)中所述喷砂预处理采用的喷砂压力为0.2～0.8MPa,喷砂颗粒成分为Al₂O₃，颗粒粒径为15～160目，经喷砂预处理后，所述金属基体的表面粗糙度Ra为1～20μm。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中所述金属粘结层的厚度为70-220μm。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)中所述金属粘结层的成分为NiCoCrAlY。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(3)中所述疏水氧化铈陶瓷涂层厚度为100～200μm，表面粗糙度Ra为2～10μm。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(3)中所述疏水氧化铈陶瓷涂层的成分为氧化铈。

作为本发明的一个优选的实施例，步骤(2)、(3)中在所述大气等离子喷涂时，金属基体、金属粘结层的温度控制在100～400℃，喷枪与金属基体、金属粘结层之间的距离为90～300mm，喷枪移动速度为500～1200mm/s，送粉速率为12～60g/min，送粉气流为0.4～1.6L/min，电压范围为90～200V，喷涂电流范围为150～400A，Ar气流速范围为45～170L/min，H₂气流速范围为11～40L/min。