[发明专利]在PTFE基体上制备碳梯度钢基涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在PTFE基体上制备碳梯度钢基涂层的方法，先将纯钠金属液均匀喷洒PTFE基体表面，待纯钠金属液在空气中冷凝后，基体进行超声处理，然后得到活性表面PTFE基体涂抹氢氧化铁胶体，置于焙烧—还原一体炉中加热还原，得到纯铁薄层PTFE基体；选取纯铁粉、低碳钢粉、中碳钢粉和高碳钢粉为喷涂粉末，以纯铁粉—低碳钢粉—纯铁粉—中碳钢粉—纯铁粉—高碳钢粉的喷涂顺序，对纯铁薄层PTFE基体喷涂，得到碳梯度钢基涂层。此方法具有涂层厚度控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现碳梯度钢基涂层的强界面和高性能。

技术领域

本发明涉及涂层制备技术领域，特别涉及一种在PTFE基体上制备碳梯度钢基涂层的方法。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的化学稳定性、耐磨性、点绝缘性和抗老化耐力，可用于耐磨损的管道、泵、阀、无线电器材等，但当工作温度大于250℃时，耐磨性能明显下降。涂层技术是解决上述问题的有效方法，但有机高分子材料与涂层材料(如金属材料)的成分及化学键类别差异使其难以形成稳固界面。因此，寻找一种新方法，强化涂层与PTFE基体界面，提高其高温耐磨性能至关重要。

发明内容

本发明是针对常见手段难以有机高分子材料与涂层材料的稳固界面和高温耐磨问题的研发领域现状，提供一种在PTFE基体上制备碳梯度钢基涂层的方法。此方法具有涂层厚度控制精度高，工艺稳定性和重复性较强，可实现碳梯度钢基涂层的强界面和高性能。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种在PTFE基体上制备碳梯度钢基涂层的方法，包括以下步骤：

1)将纯钠金属液均匀喷洒PTFE基体表面，待纯钠金属液在空气中冷凝后，基体进行超声处理，得到活性表面PTFE基体；

2)在活性表面PTFE基体涂抹氢氧化铁胶体，然后进行焙烧、还原处理，得到纯铁薄层PTFE基体；

3)取纯铁粉、低碳钢粉、中碳钢粉和高碳钢粉为喷涂粉末，以纯铁粉—低碳钢粉—纯铁粉—中碳钢粉—纯铁粉—高碳钢粉的喷涂顺序对纯铁薄层PTFE基体表面进行喷涂，得到碳梯度钢基涂层。

作为本发明的进一步改进，喷洒工艺采用高温紊流喷雾装置，高温紊流喷雾装置的气体介质为氮气，流量为110～170毫升/秒；纯钠金属液温度343℃，紊流雷诺数4120～4310，喷射厚度32～46微米。

作为本发明的进一步改进，超声介质为无水乙醇，超声46～62分钟。

作为本发明的进一步改进，氢氧化铁胶体的涂抹厚度1.5～2.8毫米。

作为本发明的进一步改进，焙烧温度为170～220℃、时间为30～60分钟，还原温度和时间为360～440℃、2.0～2.5小时，气氛均为体积1:1的氩氢混合气。

作为本发明的进一步改进，焙烧、还原处理是在焙烧—还原一体炉中进行。

作为本发明的进一步改进，纯铁粉、低碳钢粉、中碳钢粉和高碳钢粉的平均粒度均为0.43微米，纯铁粉的纯度≥99.5％，低碳钢的含碳量0.13～0.21％，中碳钢的含碳量0.32～0.43％，高碳钢的含碳量1.12～1.58％。

作为本发明的进一步改进，喷涂工艺采用脉冲气动双枪喷涂装置，动力气体和保护气体均为体积2:1的氮氩混合气，脉冲频率为2～5赫兹，电压350～400伏特，电流103～179安培。

作为本发明的进一步改进，制得的碳梯度钢基涂层的表面硬度大于等于62HRC，界面结合强度大于等于131MPa，涂层厚度误差小于等于122微米，500℃不锈钢(304)、200牛销盘摩擦磨损速率小于等于0.26克/小时。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优势：