[发明专利]一种非晶复合涂层及其制备方法在审
申请号: | 201910172412.6 | 申请日: | 2019-03-07 |
公开(公告)号: | CN109778105A | 公开(公告)日: | 2019-05-21 |
发明(设计)人: | 褚振华;郑兴伟;王世明;高丽;许竞翔;周玉云 | 申请(专利权)人: | 上海海洋大学 |
主分类号: | C23C4/134 | 分类号: | C23C4/134;C23C4/06;C22C45/02 |
代理公司: | 上海伯瑞杰知识产权代理有限公司 31227 | 代理人: | 胡永宏 |
地址: | 201306 上*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 复合涂层 石墨烯 金属复合粉 混合浆料 非晶 制备 基体表面预处理 铁基非晶合金 氧化石墨烯 超声振荡 非晶涂层 腐蚀电位 复合粉体 基体表面 机械搅拌 均匀喷涂 喷雾造粒 去离子水 铁基非晶 粘结底层 多通道 分散剂 高耐磨 混合液 金属粉 磨损量 耐蚀性 镍包铝 热还原 热喷涂 粘结剂 送粉 喂料 金属 | ||
本发明公开了一种非晶复合涂层及其制备方法,包括:将由氧化石墨烯粉和金属粉组成的复合粉体添加到由粘结剂、分散剂和去离子水组成的混合液中,经超声振荡、机械搅拌得混合浆料,再将混合浆料喷雾造粒,热还原得石墨烯‑金属复合粉,将基体表面预处理均匀喷涂镍包铝粘结底层;将石墨烯‑金属复合粉和铁基非晶合金粉作为喂料粉,经多通道送粉在基体表面进行热喷涂,得高耐磨耐蚀性的石墨烯‑金属‑铁基非晶复合涂层,较单一非晶涂层,其磨损量降低73%,腐蚀电位幅度提高。
技术领域
本发明属于表面涂层技术领域,具体涉及一种非晶复合涂层及其制备方法。
背景技术
非晶合金是由超急冷凝固得到的长程无序结构,没有晶态合金的晶粒、晶界存在,非晶合金的特殊结构决定其具有独特的磁性能、力学性能、电性能、耐腐蚀性能等,将非晶合金作为涂层材料用于材料表面技术领域,能起到很好的防护作用。其中,铁基非晶合金的典型特点是含大量类金属(如B、P、C),可以促进非晶形成,且在一定程度上形成钝化膜,加强非晶合金的耐腐蚀性能。褚振华等人(Surface and Coatings Technology,2016,292(25):44-48.)研究指出,铁基非晶涂层可大幅度提高钢基体的耐磨性能。
但是,非晶合金因其脆性问题影响应用,特别是铁基非晶韧性较差,导致铁基非晶涂层在磨损条件下使用时,特别是冲击应力下容易出现局部剥落的情况,严重影响其使用效果,在磨蚀条件下造成的影响更严重,因为一旦局部出现剥落,腐蚀液进入基体,涂层与基体的电位差,形成原电池反应会加速基体的腐蚀。
公开号为CN104861760A的中国发明专利公开了石墨烯复合涂层,用以涂布于基体表面,石墨烯均匀分散加入并提高涂层的界面结合强度,有效提升复合材料的机械特性,作为强化涂层强化该基材的抗氧化、耐酸碱及机械强度等。由此可见,将石墨烯引入铁基非晶涂层中,可以提高非晶涂层的机械性能、抗氧化及耐酸碱腐蚀性。然而,石墨烯密度较小,非晶粉密度较大,如何将密度差异大的石墨烯和非晶粉同时沉积于基体表面,获得石墨烯/铁基非晶复合涂层仍是难题。金属镍材料硬且延展性好,同时具有良好的铁磁性和耐蚀耐磨性,由其制备的不锈钢和各种合金钢被广泛地用于飞机、坦克、潜艇、雷达、导弹、宇宙飞船和民用工业等领域中的机器制造、陶瓷颜料、永磁材料、电子遥控等,其作为载体用在石墨烯与铁基非晶共沉积于基体表面的研究还未见报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种非晶复合涂层的制备方法,主要解决石墨烯密度较小而非晶粉密度较大导致石墨烯和非晶粉难以同时均匀沉积于基体表面,以及直接制备石墨烯涂层要求高且效率低的问题。具体为:
(1)利用喷雾造粒技术将镍粉与氧化石墨烯粉进行复合,再通过热还原将氧化石墨烯还原成石墨烯,以镍金属作为石墨烯的载体,解决石墨烯密度小难以直接喷涂、及其与金属粉难以均匀分散的问题。
(2)通过气体电离度高、温度高、能量集中的等离子喷涂技术保证石墨烯在喷涂过程中不被氧化和改性。
(3)采用多通道送粉技术,通过不同通道中送粉气流的差异将复合粉与非晶共同沉积于基体表面,解决复合涂层中石墨烯比例调控和均匀分布的问题。
本发明的另一目的在于提供通过上述非晶复合涂层的制备方法制得的非晶复合涂层,耐磨性和耐蚀性高。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现:
第一方面,非晶复合涂层的制备方法,具体地,包括以下步骤:
(1)将由质量百分比为0.1~10wt.%的氧化石墨烯粉和质量百分比为90~99.9wt.%的金属粉组成的复合粉体添加到由粘结剂、分散剂和去离子水组成的混合溶液中,经超声振荡0.2~0.5h、机械搅拌0.5~3h后混合均匀,制得混合浆料;再将上述混合浆料喷雾造粒,热还原,制得石墨烯-金属复合粉;
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