本發(fā)明涉及涂層技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
涂層是涂料一次施涂所得到的固態(tài)連續(xù)膜，是為了起防護(hù)、絕緣、裝飾等作用而涂布于金屬、織物、塑料等基體上的塑料薄層。涂料可以為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，通常根據(jù)需要噴涂的基質(zhì)決定涂料的種類和狀態(tài)。現(xiàn)代工業(yè)需要工件能夠在高溫、腐蝕等嚴(yán)苛工況下進(jìn)行工作，因此對(duì)于工件材料的要求也越來越高，同時(shí)在工件的施工關(guān)鍵部位實(shí)施涂層保護(hù)，可有效的保護(hù)工件，從而節(jié)約生產(chǎn)成本。目前市面上現(xiàn)有的涂層材料按功能性不同可分為耐磨損涂層材料、耐熱抗氧化涂層材料、抗大氣和浸漬腐蝕涂層材料、電導(dǎo)和電阻涂層材料、恢復(fù)尺寸涂層材料、機(jī)械部件間隙控制涂層材料和耐化學(xué)腐蝕涂層材料?，F(xiàn)有技術(shù)中所用涂層材料涂布的涂層，易產(chǎn)生氣泡和和夾雜，因此很難獲得干凈、牢固的界面，所獲得的涂層致密度和韌性不高，容易出現(xiàn)開裂、翹曲和脫落等問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)化的飛速發(fā)展，迫切需要高性能的保護(hù)金屬基體的涂層復(fù)合材料?；谏鲜鲫愂?，本發(fā)明提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料及其制備方法。
一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，所述金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強(qiáng)層和外層表面涂層構(gòu)成；所述金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；所述金屬基體表面過渡層由46～67%的氟化銅、15～30%碳化硼和20～40%的鋅粉制成；所述中間增強(qiáng)層由50～70%的二氧化鈦和30～60%的氧化鋁制成；所述外層表面涂層由琺瑯制成。
優(yōu)選的，所述金屬基體表面過渡層由52%的氟化銅、24%碳化硼和34%的鋅粉制成。
優(yōu)選的，所述中間增強(qiáng)層由58%的二氧化鈦和42%的氧化鋁制成。
優(yōu)選的，所述外層表面涂層由琺瑯制成，其中琺瑯由石英、氧化鈦、氧化銻、三氧化二鋁、氧化鎂混合后熔融制成。
本發(fā)明還提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末進(jìn)行充分研磨后混合，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進(jìn)行充分研磨后混合，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進(jìn)行充分研磨后混合，將混合均勻的混合粉末制成中間增強(qiáng)層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強(qiáng)層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環(huán)境下對(duì)壓坯進(jìn)行熱壓燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)結(jié)束后保溫?cái)U(kuò)散，冷卻后對(duì)表面進(jìn)行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，然后將制品置于箱式爐中燒結(jié)形成外層表面涂層。
優(yōu)選的，所述步驟S1～S3中的研磨后混合具體指將原料放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為1～300μm的細(xì)粉末后以200～400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合25～50min。
優(yōu)選的，所述步驟S4中的燒結(jié)過程中施加的壓力為28～42MPa，燒結(jié)溫度為920～1100℃，保溫?cái)U(kuò)散過程的時(shí)間為1.5～2.5h。
優(yōu)選的，所述步驟S5中的噴涂速度為100～300g/min，噴涂量為350～550g/cm3，燒結(jié)溫度為780～850℃。
本發(fā)明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化的作用，能夠有效的保護(hù)金屬基體不受大氣氧化、酸堿腐蝕及其他外部損害，本發(fā)明還提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料的制備方法，通過壓坯制成金屬基體、金屬基體表面過渡層和中間增強(qiáng)層，將其共同燒結(jié)后在其表面涂布外層表面涂層，最后燒結(jié)制成，本發(fā)明提出的制備方法科學(xué)、簡單，所得的制品表面涂層致密度好，韌性高，界面干凈、牢固，且不會(huì)產(chǎn)生氣泡和夾雜，可廣泛應(yīng)用于金屬表面涂層領(lǐng)域，值得推廣。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步解說。
實(shí)施例一
本發(fā)明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強(qiáng)層和外層表面涂層構(gòu)成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由45%的氟化銅、28%碳化硼和27%的鋅粉制成；中間增強(qiáng)層由55%的二氧化鈦和45%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為200μm的細(xì)粉末后以400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合28min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為80μm的細(xì)粉末后以280r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合25min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為120μm的細(xì)粉末后以280r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合50min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強(qiáng)層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強(qiáng)層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環(huán)境下，施加30MPa的壓力對(duì)壓坯進(jìn)行熱壓燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)溫度為1000℃，燒結(jié)結(jié)束后保溫?cái)U(kuò)散2h，冷卻后對(duì)表面進(jìn)行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為150g/min，噴涂量為400g/cm3，噴涂結(jié)束后將制品置于箱式爐中燒結(jié)形成外層表面涂層，燒結(jié)溫度為800℃。
實(shí)施例二
本發(fā)明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強(qiáng)層和外層表面涂層構(gòu)成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由58%的氟化銅、20%碳化硼和22%的鋅粉制成；中間增強(qiáng)層由70%的二氧化鈦和30%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為100μm的細(xì)粉末后以250r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合42min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為20μm的細(xì)粉末后以320r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合30min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為80μm的細(xì)粉末后以220r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合42min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強(qiáng)層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強(qiáng)層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環(huán)境下，施加35MPa的壓力對(duì)壓坯進(jìn)行熱壓燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)溫度為950℃，燒結(jié)結(jié)束后保溫?cái)U(kuò)散1.8h，冷卻后對(duì)表面進(jìn)行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為200g/min，噴涂量為350g/cm3，噴涂結(jié)束后將制品置于箱式爐中燒結(jié)形成外層表面涂層，燒結(jié)溫度為780℃。
實(shí)施例三
本發(fā)明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強(qiáng)層和外層表面涂層構(gòu)成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由62%的氟化銅、18%碳化硼和20%的鋅粉制成；中間增強(qiáng)層由68%的二氧化鈦和32%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為0μm的細(xì)粉末后以300r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合30min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為150μm的細(xì)粉末后以250r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合40min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為30μm的細(xì)粉末后以350r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合32min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強(qiáng)層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強(qiáng)層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環(huán)境下，施加28MPa的壓力對(duì)壓坯進(jìn)行熱壓燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)溫度為1100℃，燒結(jié)結(jié)束后保溫?cái)U(kuò)散2.5h，冷卻后對(duì)表面進(jìn)行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為100g/min，噴涂量為450g/cm3，噴涂結(jié)束后將制品置于箱式爐中燒結(jié)形成外層表面涂層，燒結(jié)溫度為820℃。
實(shí)施例四
本發(fā)明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強(qiáng)層和外層表面涂層構(gòu)成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由65%的氟化銅、15%碳化硼和20%的鋅粉制成；中間增強(qiáng)層由50%的二氧化鈦和50%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為1μm的細(xì)粉末后以200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合35min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為200μm的細(xì)粉末后以400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合50min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為200μm的細(xì)粉末后以300r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合25min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強(qiáng)層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強(qiáng)層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環(huán)境下，施加42MPa的壓力對(duì)壓坯進(jìn)行熱壓燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)溫度為1050℃，燒結(jié)結(jié)束后保溫?cái)U(kuò)散2.2h，冷卻后對(duì)表面進(jìn)行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為250g/min，噴涂量為550g/cm3，噴涂結(jié)束后將制品置于箱式爐中燒結(jié)形成外層表面涂層，燒結(jié)溫度為850℃。
實(shí)施例五
本發(fā)明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強(qiáng)層和外層表面涂層構(gòu)成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由50%的氟化銅、18%碳化硼和32%的鋅粉制成；中間增強(qiáng)層由58%的二氧化鈦和42%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為300μm的細(xì)粉末后以350r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合50min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為100μm的細(xì)粉末后以200r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合35min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進(jìn)放入球磨機(jī)中研磨成粒徑為150μm的細(xì)粉末后以400r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行攪拌混合38min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強(qiáng)層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強(qiáng)層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環(huán)境下，施加32MPa的壓力對(duì)壓坯進(jìn)行熱壓燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)溫度為920℃，燒結(jié)結(jié)束后保溫?cái)U(kuò)散1.5h，冷卻后對(duì)表面進(jìn)行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為300g/min，噴涂量為500g/cm3，噴涂結(jié)束后將制品置于箱式爐中燒結(jié)形成外層表面涂層，燒結(jié)溫度為810℃。
本發(fā)明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化的作用，能夠有效的保護(hù)金屬基體不受大氣氧化、酸堿腐蝕及其他外部損害，本發(fā)明還提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復(fù)合材料的制備方法，通過壓坯制成金屬基體、金屬基體表面過渡層和中間增強(qiáng)層，將其共同燒結(jié)后在其表面涂布外層表面涂層，最后燒結(jié)制成，本發(fā)明提出的制備方法科學(xué)、簡單，所得的制品表面涂層致密度好，韌性高，界面干凈、牢固，且不會(huì)產(chǎn)生氣泡和夾雜，可廣泛應(yīng)用于金屬表面涂層領(lǐng)域，值得推廣。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。