[发明专利]耐腐蚀抗磨损涂层及其冷喷涂制备方法

说明书

本发明涉及一种耐腐蚀抗磨损涂层及其冷喷涂制备方法，涉及表面处理技术领域，用于解决金属零部件表面的铝涂层易腐蚀、磨损严重的问题。耐腐蚀抗磨损涂层，由表及里分别为封闭涂层、填缝涂层及主体涂层，三种涂层采用不同的粒径梯度且成分不完全相同。制备方法包括：步骤S1，制得用于冷喷涂的三种粒径梯度的合金粉；步骤S2，对金属零部件表面进行喷砂处理；步骤S3，采用冷喷涂方法，在经过预处理的金属零部件表面依次喷涂主体涂层的合金粉、填缝涂层的合金粉以及封闭涂层的合金粉。采用冷喷涂工艺成功制备的涂层与金属零部件表面的结合强度高，而且涂层组织致密，孔隙率低，可用于提高基体材料的耐磨、耐蚀以及耐高温性能。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，特别涉及一种耐腐蚀抗磨损涂层及其冷喷涂制备方法。

背景技术

在电子电器、机械装备、交通运输、航空航天、武器装备等领域，大量的金属零部件在服役使用过程都要经历腐蚀、磨损等严酷环境的考验，直至最终因腐蚀和磨损而失效报废。为了提高这些金属零部件的服役使用寿命，通常在使用前需要对这些金属零部件进行适当表面处理，以提高金属零部件的耐腐蚀、抗磨损性能。

金属零部件表面处理方法有很多，如化学转化膜、阳极氧化、电镀、热喷涂、激光改性等。化学转化膜被广泛用做涂漆底层，但化学转化膜只能减缓腐蚀速度，并不能有效防止腐蚀。阳极氧化可得到一定耐磨损、耐腐蚀的氧化膜，但氧化膜的脆性较大、多孔，难以得到均匀的氧化膜。电镀方法的镀液中常含有重金属离子，对环境造成一定污染。利用热喷涂在表面沉积金属涂层，在热喷涂过程中，金属零部件表面会发生强烈的反应，使表面被氧化，生成了耐蚀性很差的氧化膜。激光改性处理时金属零部件易发生氧化、蒸发和产生热应力等问题。

冷喷涂技术是一种以压缩气体作为加速介质，基于气体动力学原理，在喷涂过程中带动喷涂粉末以极高的速度碰撞金属零部件，使粉末发生塑性变形沉积而形成涂层的新型喷涂技术。与其它涂层制备技术相比，其设备装置操作使用方便，喷涂过程中粉末颗粒加热温度低无需加热至融化态，不产生热应力，结合强度高，对金属零部件基体基本无影响。较低的工艺温度(低于喷涂材料的熔点)可以避免喷涂过程中金属粒子的氧化及晶粒长大。相对于电化学方法等，冷喷涂是一种环保的绿色涂层制备工艺。

目前冷喷涂涂层还主要以纯铝为主，虽然纯铝的耐腐蚀较好，但其强度低、硬度低，冷喷涂铝涂层仍然难以适应腐蚀、磨损严酷环境下金属零部件的表面防护需要，极大的限制了冷喷涂技术的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种耐腐蚀抗磨损涂层及其冷喷涂制备方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐腐蚀抗磨损涂层，由表及里分别为封闭涂层、填缝涂层及主体涂层。

封闭涂层由合金粉喷涂而成，合金粉组分按质量百分比包括：Nb 0.6～0.9％，C0.12～0.18％，Zn 2.5～3.5％，Mg 2.6～2.8％、Si 1.9～2.2％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.01％，总量≤0.05％；

填缝涂层由合金粉喷涂而成，合金粉组分按质量百分比包括：Zn 2.5～3.5％，Mg2.6～2.8％、Si 1.9～2.2％，Pb 0.6～0.8％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.01％，总量≤0.05％；

主体涂层由合金粉喷涂而成，合金粉组分按质量百分比包括：Zn 2.5～3.5％，Mg2.6～2.8％、Si 1.9～2.2％，Ta 1.4～1.6％，Cd 0.7～0.9％，Ba 0.2～0.3％，余量为Al和不可避免的杂质，杂质单个含量≤0.01％，总量≤0.05％。

所述封闭涂层的合金粉的粒径为9～15μm，所述填缝涂层的合金粉的粒径为2～6μm，所述主体涂层合金粉的粒径为20～50μm。

所述主体涂层厚度为所述封闭涂层厚度的2倍，所述封闭涂层厚度为所述填缝涂层厚度的2倍。