專利名稱：一種高聚物與陶瓷復(fù)合涂層及其涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于表面噴涂技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，本發(fā)明還涉及該涂層的涂覆方法。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)上廣泛采用單一的有機(jī)高分子聚合物涂層，涂層雖然具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和防腐蝕性能，但耐磨性比較差。例如在石油管道運(yùn)輸中，由于剛開采的石油中存在大量的固體顆粒，固體顆粒對(duì)其石油管道存在磨損腐蝕，對(duì)于僅僅只有高聚物防腐的涂層，磨損使高聚物涂層破裂，大大降低了有機(jī)高聚物涂層的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，解決了目前單純的高聚物涂層耐磨性能差的問題。
本發(fā)明的另一目的是提供該復(fù)合涂層的涂覆方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，由內(nèi)至外依次包括由高聚物制成的過渡層、由高聚物與陶瓷粉末混合粉末組成的耐磨層、以及由高聚物制成的表面層。本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，其中的高聚物為環(huán)氧樹脂、聚氟乙烯、聚乙烯或聚酸銨中的任意一種。其中的陶瓷粉末為A1203、Wc或SiC中的任意一種。其中陶瓷粉末的粒徑為50-100 U m。其中高聚物與陶瓷混合粉末中，陶瓷粉末占混合粉末質(zhì)量的20% -40%。本發(fā)明的另一技術(shù)方案是，一種上述涂層的涂覆方法，按照以下步驟實(shí)施步驟I :基體表面預(yù)處理采用噴砂的方法對(duì)工件表面進(jìn)行預(yù)處理，噴砂的壓強(qiáng)為0. 5-0. 7MPa，直至使工件整個(gè)面暴露出新的表面；步驟2:噴涂過渡層對(duì)工件表面采用靜電噴涂設(shè)備噴涂高聚物過渡層，噴涂時(shí)調(diào)整靜電噴涂設(shè)備的電壓為50-60KV，噴涂氣體壓強(qiáng)為0. 4-0. 5MPa,噴槍距離100-150mm，噴涂厚度為0. 2-0. 3mm,之后將噴涂完成的工件放入固化箱中，固化至半固化狀態(tài)；步驟3:噴涂耐磨層在有過渡層的表面噴涂聚合物與陶瓷混合粉末，噴涂時(shí)調(diào)整靜電噴涂設(shè)備的電壓為50-60KV，噴涂氣體壓強(qiáng)為0. 4-0. 5MPa,噴槍距離100-150mm，噴涂厚度為0. 6-0. 8mm,之后放入固化箱中固化至半固化狀態(tài)；步驟4:噴涂表面層在噴涂了聚合物與陶瓷粉末涂層的表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂時(shí)調(diào)整靜電噴涂設(shè)備的電壓為50— 60KV，噴涂氣體壓強(qiáng)為0. 4-0. 5MPa，噴槍距離100_150mm，噴涂厚度0. 2-0. 3mm，然后放入固化箱中固化，固化溫度為220°C，固化時(shí)間20_30min，取出工件冷
卻，即成。步驟I中噴砂的砂型為河流砂、石英砂或金剛砂中的任意一種。其中金剛砂為14-18目的金剛砂。本發(fā)明的有益效果為，由于添加剛性粒子增強(qiáng)了涂層的硬度及耐磨性，延長(zhǎng)了涂層在磨損、腐蝕條件下的使用壽命，通過靜電噴涂技術(shù)來進(jìn)行高聚物與陶瓷耐磨防腐復(fù)合涂層的涂覆，與傳統(tǒng)涂覆方法相比，靜電粉末噴涂技術(shù)具有環(huán)保、成本低、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。


圖I為本發(fā)明噴涂方法的工藝流程圖；
圖2是現(xiàn)有普通涂層與本發(fā)明的復(fù)合涂層的磨損量對(duì)比曲線；圖3是本發(fā)明的涂層結(jié)合面的顯微照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，由內(nèi)至外依次包括由高聚物制成的過渡層，由高聚物與陶瓷混合粉末組成的耐磨層，以及由高聚物制成的表面層。其中高聚物為環(huán)氧樹脂，聚氟乙烯，聚乙烯或聚酸銨中的任意一種。陶瓷粉末為Al2O3^Wc或SiC中的任意一種，陶瓷粉末的粒徑為50-100 u m。其中高聚物與陶瓷混合粉末中陶瓷粉末占混合粉末質(zhì)量的20% -40%。本發(fā)明還提供一種涂覆方法，如圖I所示，按照以下步驟實(shí)施步驟I :基體表面預(yù)處理預(yù)處理采用噴砂的方法，噴砂可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際選用噴砂的砂型,河流砂、石英砂或金剛砂，河流砂和石英砂容易破碎，污染嚴(yán)重，但成本低，選用金剛砂優(yōu)選14-18目的金剛砂。噴砂的壓強(qiáng)為0. 5-0. 7MPa，噴涂使整個(gè)面暴露出新的表面為止。噴砂的目的一方面可以除去表面的銹蝕，另一方面能夠?qū)⒈砻嬷瞥纱植诿妫黾油繉拥慕Y(jié)合強(qiáng)度；步驟2:噴涂過渡層將高聚物噴涂粉末，即環(huán)氧樹脂粉末裝入靜電噴槍中，電壓50-60KV，氣體壓強(qiáng)0.4-0. 5MPa,噴槍距離100-150mm,在基體表面噴涂至厚度為0. 2-0. 3mm,放入固化箱中，至半固化狀態(tài)即可。噴涂過渡層的目的是增加涂層的結(jié)合強(qiáng)度，冷噴涂高聚物/陶瓷材料的結(jié)合強(qiáng)度低，為此采用噴涂過渡層的方法提高結(jié)合強(qiáng)度。步驟3:噴涂耐磨層在有過渡層的表面噴涂高聚物與陶瓷混合粉末，高聚物與陶瓷混合粉末用機(jī)械方法混合均勻，其中陶瓷粉末占混合粉末質(zhì)量的20% -40%,陶瓷粉末的粒徑為50-100 ii m，噴涂電壓及氣體壓強(qiáng)同步驟2，噴涂厚度為0. 6-0. 8mm，放入固化箱中固化，至半固化狀態(tài)；步驟4:噴涂表面層表面層的制備在噴涂了高聚物與陶瓷粉末涂層的表面噴涂，高聚物噴涂的電壓、噴涂的氣壓與步驟3相同。即電壓50-60KV，氣壓0. 4-0. 5MPa，噴涂距離100_150mm，噴涂厚度0. 2-0. 3mm，接著對(duì)噴涂層放入固化箱中固化，固化溫度為220°C，時(shí)間20_30min，使表面充分流平，過渡層、中間耐磨層，表面光亮層徹底固化，并為一個(gè)整體。噴涂表面層可以使涂層的表面光滑，起到流體流過防腐減阻的效果。最后取出工件，質(zhì)量檢驗(yàn)合格即成為成品。實(shí)施例I首先將粒徑為50 ii m 的Al2O3粉末按質(zhì)量百分比20%與環(huán)氧樹脂噴涂粉末機(jī)械混合均勻，準(zhǔn)備待用。步驟I :對(duì)鋼鐵基體表面進(jìn)行噴砂除銹，金剛砂的粒徑在14一 18目之間。噴砂的氣流壓強(qiáng)為0. 6MPa，使基體表面完全暴露出新層；步驟2 :對(duì)基體表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂靜電設(shè)備的電壓為50KV，氣流為0. 4MPa，噴涂厚度為0. 2mm，噴涂距離100mm，將噴涂后的工件放入140°C的固化爐中固化IOmin ；步驟3 :取出工件，用靜電噴涂設(shè)備噴涂預(yù)先混合均勻的質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為20%的Al2O3粉末和環(huán)氧樹脂粉末，噴涂的靜電設(shè)備電壓為50KV，氣流為0. 4MPa，噴涂距離100mm，噴涂厚度為0. 6mm，將噴涂的工件放入140°C的固化爐中固化lOmin。步驟4 :取出工件，對(duì)工件表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂的電壓為50KV，氣流為0. 4MPa，噴涂距離100mm，噴涂厚度在0. 2mm時(shí)，將工件放入溫度為220°C的固化爐中，固化20min。取出工件，冷卻至室溫，即成。實(shí)施例2首先將粒徑為50 ii m的Al2O3粉末按質(zhì)量百分比30%與環(huán)氧樹脂噴涂粉末機(jī)械混合均勻，準(zhǔn)備待用。步驟I :對(duì)鋼鐵基體表面進(jìn)行噴砂除銹，金剛砂的粒徑在14一 18目之間。噴砂的氣流壓強(qiáng)為0. 6MPa，使基體表面完全暴露出新層。步驟2 :對(duì)基體表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂靜電設(shè)備的電壓為50KV，氣流為0. 45MPa，噴涂厚度為0. 25mm，噴涂距離120mm，將噴涂后的工件放入140°C的固化爐中固化IOmin0步驟3 :取出工件，用靜電噴涂設(shè)備噴涂預(yù)先混合均勻的質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為30%的Al2O3粉末和環(huán)氧樹脂粉末，噴涂的靜電設(shè)備電壓為55KV，氣流為0. 45MPa，噴涂距離120mm，噴涂厚度為0. 7mm，將噴涂的工件放入140°C的固化爐中固化lOmin。步驟4 :取出工件，對(duì)工件表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂的電壓為50KV，氣流為0. 45MPa，噴涂距離120mm，噴涂厚度在0. 25mm時(shí)，將工件放入溫度為220°C的固化爐中，固化20min。取出工件，冷卻至室溫，即制成環(huán)氧樹脂與Al2O3耐磨防腐復(fù)合涂層。實(shí)施例3首先將粒徑為50 ii m的Al2O3粉末按質(zhì)量百分比40%與環(huán)氧樹脂噴涂粉末機(jī)械混合均勻，準(zhǔn)備待用。步驟I :對(duì)鋼鐵基體表面進(jìn)行噴砂除銹，金剛砂的粒徑在14-18目之間。噴砂的氣流壓強(qiáng)為0. 6MPa，使基體表面完全暴露出新層。步驟2 :對(duì)基體表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂靜電設(shè)備的電壓為50KV，氣流為0. 5MPa，噴涂厚度為0. 3mm，噴涂距離150mm，將噴涂后的工件放入140°C的固化爐中固化IOmin0步驟3 :取出工件，用靜電噴涂設(shè)備噴涂預(yù)先混合均勻的質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)為40%的Al2O3粉末和環(huán)氧樹脂粉末，噴涂的靜電設(shè)備電壓為60KV，氣流為0. 5MPa，噴涂距離150mm，噴涂厚度為0. 8mm，將噴涂的工件放入140°C的固化爐中固化lOmin。步驟4 :取出工件，對(duì)工件表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂的電壓為50KV，氣流為0. 5MPa，噴涂距離150mm，噴涂厚度在0. 3mm時(shí)，將工件放入溫度為220°C的固化爐中，固化20min。取出工件，冷卻至室溫，即為制備的環(huán)氧樹脂與Al2O3耐磨防腐復(fù)合涂層。本發(fā)明的涂層具有以下優(yōu)點(diǎn)I)與傳統(tǒng)的靜電噴涂聚合物相比，在傳統(tǒng)的靜電噴涂聚合物涂層中夾了一層聚合物/陶瓷涂層，本涂層除有傳統(tǒng)的靜電噴涂聚合物耐蝕性以外，涂層硬度高，而且陶瓷顆粒夾在聚合物中間，不容易脫落，陶瓷顆粒起到了較強(qiáng)的耐磨性，耐磨性是普通涂層的3倍。普通涂層與復(fù)合涂層耐磨關(guān)系如圖2所示。2)本方法制備的涂層粘結(jié)強(qiáng)度不會(huì)由于陶瓷顆粒的加入而降低，表面不會(huì)由于陶瓷顆粒的加入而粗糙。3)本方法制備的厚度大，陶瓷顆粒具有明顯的增厚作用，因此涂層的使用壽命長(zhǎng)。4)本發(fā)明方法得到的涂層結(jié)合面的結(jié)構(gòu)見圖3，可見制備的涂層為梯度多層，最后一次固化溫度高，使過渡層、耐磨層和表面層固化成為一體，層與層之間無間隙，不會(huì)產(chǎn)生 層與層之間的脫落現(xiàn)象。
權(quán)利要求
1.一種高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于，由內(nèi)至外依次包括由高聚物制成的過渡層、由高聚物與陶瓷粉末混合粉末組成的耐磨層、以及由高聚物制成的表面層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于，所述的高聚物為環(huán)氧樹脂、聚氟こ烯、聚こ烯或聚酸銨中的任意ー種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于，所述的陶瓷粉末為Al2O3^ffc或SiC中的任意ー種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于，所述陶瓷粉末的粒徑為 50-100 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，其特征在于，所述高聚物與陶瓷混合粉末中，陶瓷粉末占混合粉末質(zhì)量的20% -40%。
6.一種權(quán)利要求I所述涂層的涂覆方法，其特征在于，按照以下步驟實(shí)施 步驟I :基體表面預(yù)處理 采用噴砂的方法對(duì)エ件表面進(jìn)行預(yù)處理，噴砂的壓強(qiáng)為O. 5-0. 7MPa，直至使エ件整個(gè)面暴露出新的表面； 步驟2:噴涂過渡層 對(duì)エ件表面采用靜電噴涂設(shè)備噴涂高聚物過渡層，噴涂時(shí)調(diào)整靜電噴涂設(shè)備的電壓為50-60KV,噴涂氣體壓強(qiáng)為O. 4-0. 5MPa，噴槍距離100-150mm，噴涂厚度為O. 2-0. 3mm,之后將噴涂完成的エ件放入固化箱中，固化至半固化狀態(tài)； 步驟3 :噴涂耐磨層 在有過渡層的表面噴涂聚合物與陶瓷混合粉末，噴涂時(shí)調(diào)整靜電噴涂設(shè)備的電壓為50-60KV,噴涂氣體壓強(qiáng)為O. 4-0. 5MPa，噴槍距離100-150mm，噴涂厚度為O. 6-0. 8mm,之后放入固化箱中固化至半固化狀態(tài)； 步驟4:噴涂表面層 在噴涂了聚合物與陶瓷粉末涂層的表面噴涂環(huán)氧樹脂粉末，噴涂時(shí)調(diào)整靜電噴涂設(shè)備的電壓為50-60KV，噴涂氣體壓強(qiáng)為O. 4-0. 5MPa，噴槍距離100_150mm，噴涂厚度O.2-0. 3mm，然后放入固化箱中固化，固化溫度為220°C，固化時(shí)間20_30min，取出エ件冷卻，即成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟I中噴砂的砂型為河流砂、石英砂或金剛砂中的任意ー種。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述金剛砂為14-18目的金剛砂。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高聚物與陶瓷復(fù)合涂層，由內(nèi)至外依次包括由高聚物制成的過渡層，由高聚物與陶瓷粉末混合粉末組成的耐磨層，以及由高聚物制成的表面層。由于添加剛性粒子增強(qiáng)了涂層的硬度及耐磨性，延長(zhǎng)了涂層在磨損、腐蝕條件下的使用壽命，通過靜電噴涂技術(shù)來進(jìn)行聚合物與陶瓷耐磨防腐復(fù)合涂層的涂覆，與傳統(tǒng)涂覆方法的相比，靜電粉末噴涂技術(shù)具環(huán)保、成本低、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B05D1/06GK102729553SQ20121021602
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者馮拉俊, 申紅艷 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)