本申請涉及水下減阻涂層領域，尤其涉及一種基于冷噴涂的減阻涂層。
背景技術：
水面艦艇或者水下航行器在航行過程中，會受到來自水的阻力，如果在其表面設有減阻涂層，降低阻力時可以減少航行消耗的能量，同時也可大幅提高航行的速度，對于解決能源問題、環(huán)境保護都有著重要意義。
針對目前水下的減阻技術，主要包括柔順壁面減阻、疏水表面減阻、肋條減阻、隨行波表面減阻等。其中，對于疏水表面減阻，主要是在疏水表面形成微納粗糙結構，提高靜態(tài)接觸角，由于超疏水表面能夠有效減少固體表面與液體之間的直接接觸，同時能夠在固體表面與液體之間形成一層空氣膜，可以大大降低液體對于固體的運動阻力，特備是應用于水下物體時，能夠有效降低液體的阻力。
目前，疏水表面的制備受限于傳統(tǒng)加工手段，仍然存在改進的條件。目前，冷噴涂技術得到了廣泛應用，比如在材料表面改性、納米材料、生物功能材料等領域均有應用，注意到，專利申請CN104099608A中，利用冷噴涂技術制備了一種成份穩(wěn)定、結合良好的Cu-Ag-Zn可磨耗封嚴涂層。
具體到超疏水材料結合冷噴涂技術，利用冷噴涂過程中對超疏水粒子無氧化、對超疏水粒子結構無影響的特點，可以保證原始的超疏水粉末的物理化學性質不改變，并且沉積速率高，操作簡單，適合工業(yè)化應用。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提供一種基于冷噴涂的減阻涂層，以解決上述提出問題。
本發(fā)明的實施例中提供了一種基于冷噴涂的減阻涂層，該減阻涂層包括目標基底表面上的凹坑結構層和在凹坑結構層之上的疏水層；該疏水層是利用冷噴涂技術將疏水混合粒子噴涂到所述凹坑結構層表面形成的。
本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：
本發(fā)明的減阻涂層包括目標基底表面上的凹坑結構層和在凹坑結構層之上冷噴涂的疏水層，該疏水層是冷噴涂疏水混合粒子得到的，在疏水混合粒子中，包含有氧化鋅微球、氧化鋁微球、低熔點合金粒子；利用冷噴涂技術，其對疏水混合粒子不會產生氧化作用，并且噴涂過程對粒子結構影響較小，能夠保證粒子的物理化學性質不發(fā)生改變；低熔點合金的加入，能夠使得氧化鋅微球、氧化鋁微球、基底形成更緊密的結合，增大減阻涂層的耐磨性能。
本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。
附圖說明
利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。
圖1是本發(fā)明減阻涂層的制備方法流程圖。
具體實施方式
這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
在水下、水面減阻領域，對于疏水表面減阻，主要是在疏水表面形成微納粗糙結構，利用該微納粗糙結構直接作為疏水層。
本申請的技術方案涉及一種基于冷噴涂的減阻涂層，該減阻涂層是利用冷噴涂技術將疏水混合粒子噴涂到目標基底表面形成的。
利用冷噴涂技術，其對疏水混合粒子不會產生氧化作用，并且噴涂過程對粒子結構影響較小，能夠保證粒子的物理化學性質不發(fā)生改變。
在冷噴涂之前，對于目標基底，需要先對其進行酸化和等離子體腐蝕處理，以便在目標基底表面制備出微米尺度的凹坑結構，然后在該凹坑結構表面冷噴涂疏水層，使其能夠增強疏水層的粗糙度，對于疏水效果產生積極影響；因此，該減阻涂層包括目標基底表面上的凹坑結構層和在凹坑結構層之上冷噴涂的疏水層。
優(yōu)選地，該凹坑結構層中凹坑的尺度為300～500微米；該疏水層的厚度為200微米。
在該疏水層中，其是冷噴涂疏水混合粒子得到的，所述的疏水混合粒子為氧化鋅微球、氧化鋁微球和低熔點合金粒子的混合物，該低熔點合金為含有錫、鉍、鉛、鎘的合金，其熔點低于250℃。
氧化鋅微球一般具有熒光性、壓電性、吸收散射紫外光能力等，氧化鋅微球的應用一般在光、電、磁、氣體敏感等方面較多；氧化鋁微球硬度大，一般作為磨料、拋光粉，高溫下較穩(wěn)定，也可作為高溫耐火材料；氧化鋅微球和氧化鋁微球本身并不具備疏水性能，而本申請中利用氧化鋅微球、氧化鋁微球和低熔點合金粒子構成了一種適合于冷噴涂的疏水混合粒子，使用該混合粒子得到的疏水層不但具有疏水效果，同時具備良好的結合性能。
在冷噴涂過程中，由于粒子的速度很大，在粒子高速撞擊到凹坑結構表面時，疏水混合粒子，特別是低熔點合金粒子在冷噴涂施加的作用力下，能夠在凹坑結構表面發(fā)生塑性變形，增加疏水層與凹坑結構的結合作用；此外，在冷噴涂過后，將基底進行一定時間的熱處理，在該過程中，低熔點合金粒子會熔化，從而與氧化鋅微球、氧化鋁微球、基底形成更緊密的結合，增大該疏水層的耐磨性能。
優(yōu)選地，上述的疏水混合粒子中，該氧化鋅微球的粒徑為10微米，氧化鋁微球的粒徑為15微米；該低熔點合金粒子包括兩種粒徑，低熔點合金粒子一的粒徑為3微米，低熔點合金粒子二的粒徑為5微米。
優(yōu)選地，上述的疏水混合粒子中，各種粒子的重量百分比含量為：氧化鋅微球25～45％，氧化鋁微球15～35％，低熔點合金一20～30％，低熔點合金二15～25％。
優(yōu)選地，上述的疏水混合粒子在冷噴涂之前經過了低表面能物質修飾，修飾過程為：將氧化鋅微球、氧化鋁微球和低熔點合金粒子混合均勻，然后將混合粒子加入到乙醇中至百分比溶度為6％，然后在該溶液中加入7％的聚四氟乙烯，攪拌均勻。
冷噴涂該疏水層之后，需要將目標基底進行280℃下保溫處理8h，此時，低熔點合金完全熔化，其與凹坑結構、氧化鋅微球、氧化鋁微球充分結合。
實施例1
如圖1，根據(jù)上述的減阻涂層，其制備過程為：
S1，腐蝕凹坑結構層：對目標基底進行酸化和等離子體腐蝕處理，在其表面制備出微米尺度的凹坑結構層，該凹坑結構層中凹坑的尺寸為300微米；
S2，修飾疏水混合粒子：采用低表面能物質修飾疏水混合粒子；其中，疏水混合粒子中各種粒子的粒徑分別為：氧化鋅微球10微米，氧化鋁微球15微米；低熔點合金粒子一3微米，低熔點合金粒子二5微米；各種粒子的重量百分比含量為：氧化鋅微球35％，氧化鋁微球20％，低熔點合金一25％，低熔點合金二20％。
S3，冷噴涂疏水混合粒子：在凹坑結構層上冷噴涂經過低表面能物質修飾的疏水混合粒子；控制噴涂的工藝參數(shù)為：工作氣體為N2，預熱溫度為400℃，壓力為3.5MPa，噴涂距離為10mm，粒子速度為1000～1200m/s，噴槍移動速度為150～200mm/s，得到疏水層的厚度為200微米；
S4，保溫處理：在冷噴涂疏水混合粒子后，將目標基底放入保溫爐中，在280℃下保溫8h，待低熔點合金熔化后與與凹坑結構、氧化鋅微球、氧化鋁微球充分結合，取出，自然降溫。
本實施例得到的減阻涂層中，其接觸角為171度，具有良好的減阻效果，同時各物質之間結合緊密，耐磨性好，使用壽命長。
實施例2
根據(jù)上述的減阻涂層，其制備過程為：
S1，腐蝕凹坑結構層：對目標基底進行酸化和等離子體腐蝕處理，在其表面制備出微米尺度的凹坑結構層，該凹坑結構層中凹坑的尺寸為400微米；
S2，修飾疏水混合粒子：采用低表面能物質修飾疏水混合粒子；其中，疏水混合粒子中各種粒子的粒徑分別為：氧化鋅微球15微米，氧化鋁微球10微米；低熔點合金粒子一3微米，低熔點合金粒子二5微米；各種粒子的重量百分比含量為：氧化鋅微球40％，氧化鋁微球25％，低熔點合金一20％，低熔點合金二15％。
S3，冷噴涂疏水混合粒子：在凹坑結構層上冷噴涂經過低表面能物質修飾的疏水混合粒子；控制噴涂的工藝參數(shù)為：工作氣體為N2，預熱溫度為400℃，壓力為3.5MPa，噴涂距離為10mm，粒子速度為1000～1200m/s，噴槍移動速度為150～200mm/s，得到疏水層的厚度為200微米；
S4，保溫處理：在冷噴涂疏水混合粒子后，將目標基底放入保溫爐中，在280℃下保溫8h，待低熔點合金熔化后與與凹坑結構、氧化鋅微球、氧化鋁微球充分結合，取出，自然降溫。
本實施例得到的減阻涂層中，其接觸角為169度，具有良好的減阻效果，同時各物質之間結合緊密，耐磨性好，使用壽命長。
實施例3
根據(jù)上述的減阻涂層，其制備過程為：
S1，腐蝕凹坑結構層：對目標基底進行酸化和等離子體腐蝕處理，在其表面制備出微米尺度的凹坑結構層，該凹坑結構層中凹坑的尺寸為500微米；
S2，修飾疏水混合粒子：采用低表面能物質修飾疏水混合粒子；其中，疏水混合粒子中各種粒子的粒徑分別為：氧化鋅微球5微米，氧化鋁微球5微米；低熔點合金粒子一3微米，低熔點合金粒子二5微米；各種粒子的重量百分比含量為：氧化鋅微球25％，氧化鋁微球20％，低熔點合金一30％，低熔點合金二25％。
S3，冷噴涂疏水混合粒子：在凹坑結構層上冷噴涂經過低表面能物質修飾的疏水混合粒子；控制噴涂的工藝參數(shù)為：工作氣體為N2，預熱溫度為400℃，壓力為3.5MPa，噴涂距離為10mm，粒子速度為1000～1200m/s，噴槍移動速度為150～200mm/s，得到疏水層的厚度為200微米；
S4，保溫處理：在冷噴涂疏水混合粒子后，將目標基底放入保溫爐中，在280℃下保溫8h，待低熔點合金熔化后與與凹坑結構、氧化鋅微球、氧化鋁微球充分結合，取出，自然降溫。
本實施例得到的減阻涂層中，其接觸角為167度，具有良好的減阻效果，同時各物質之間結合緊密，耐磨性好，使用壽命長。
采用本發(fā)明所述的減阻涂層處理后的水面、水下航行器，具有良好的減阻效果。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。