专利名称：一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种不锈钢为基材的涂层的制备方法，尤其涉及一种可有效提高不锈钢基材导电、导热性能以及耐蚀性能的复合涂层的制备方法，属于涂层技术领域。
背景技术：
不锈钢不易产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损现象，它是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑师和结构设计人员的需要。但是，不锈钢与普通碳钢相比，其电阻率约为碳钢的3-5倍，线膨胀系数至少比碳 钢大40%以上，而热导率不足碳钢的1/3 ;同时，不锈钢在海洋环境中使用时仍然会发生腐蚀现象，这些性能弊端时常会降低不锈钢零件的使用性能；因此，人们会在不锈钢零件的外层涂覆一层其他金属，以改善其使用性能，譬如，Cu, Zn, Al等；单一的涂覆某种腐蚀电位较低的材料，虽然可以对不锈钢零件起到阴极保护作用，但是由于受到外部恶劣环境的影响，涂层容易产生脱落，耐用性较差，同时还会影响不锈钢零件的力学性能，降低其实用性。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，制得的复合涂层可有效提高不锈钢基材的导电、导热性能以及耐蚀性能，且涂层与基体的结合强度高，耐用性持久。本发明是一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，该制备方法包括如下步骤
a)基材前处理，b)热喷涂中间层，c)热喷涂表层，d)复合涂层后处理。在本发明一较佳实施例中，所述的步骤a)中，基材前处理包括脱脂清洗和喷砂处理；其中，脱脂剂的主要成分为氢氧化钾，并使用有机络合剂作为清洗助剂；喷砂处理的喷砂原料选用颗粒度为300-400目左右的石英砂，喷砂压力控制在0. 6MPa以下。在本发明一较佳实施例中，所述的步骤b)中，中间层采用等离子喷涂工艺进行制备，涂料原料为Cu、Ni、Co、Mo、W金属微粒中一种或两种。在本发明一较佳实施例中，所述的等离子气体选用Ar气，喷涂距离控制在80-120mm，角度为40° -45°，等离子喷涂重复实施2_3次后，制得的涂层厚度约为15_30umo在本发明一较佳实施例中，所述的步骤c )中，表层采用电弧喷涂工艺进行制备，表层原料选用高纯度的镁条和铝条，其百分含量配比为40%-45% :55%-60%。在本发明一较佳实施例中，所述的电弧电压控制在22-26V左右，电流为100-120A，喷涂距离为120-140mm，空气压力为0. 8_lMPa，成型后的表层厚度约为20_30um。在本发明一较佳实施例中，所述的步骤d)中，复合涂层后处理包括打磨、抛光处理和封孔处理；其中，打磨、抛光处理工序采用喷丸处理，处理后的表面粗糙度可达到0. 32um ;封孔处理中的封孔剂选用空气干燥型酚醛树脂，喷涂完毕后，零件置于烘箱内烘烤15-20分钟，烘箱温度控制在130°C -140°C。本发明揭示了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的复合涂层可有效提高不锈钢基材的导电、导热性能以及耐蚀性能，提高不锈钢零件的实用性；同时，复合涂层之间以及涂层与基体之间的结合强度高，表面质量优异、综合力学性能稳定，耐用性持久。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
图I是本发明实施例不锈钢为基材的复合涂层的制备方法的工序步骤图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。图I是本发明实施例不锈钢为基材的复合涂层的制备方法的工序步骤图；该制备方法包括如下步骤a)基材前处理，b)热喷涂中间层，c)热喷涂表层，d)复合涂层后处理。实施例I
本发明提及的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法具体制备过程如下
a)基材前处理,首先,将不锈钢毛还通过轧制工艺制成厚度约为0.5mm,宽度0. 8m的薄板；然后，对不锈钢薄板进行脱脂清洗，脱脂剂主要成分为氢氧化钾，并使用有机络合剂作为清洗助剂，清洗时温度控制在25°C左右，清洗完毕后清水冲洗并烘干；接着，对不锈钢薄板进行喷砂处理，喷砂原料选用颗粒度为300目左右的石英砂，喷砂压力为0. 5MPa，主要目的是消除不锈钢薄板表面的氧化层；最后，使用清水冲洗并烘干，备用；
b)热喷涂中间层，中间层采用等离子喷涂工艺进行制备，本实施例选用Cu微粉，该金属具有低的电阻率，良好的弹性模量，且熔点较低，易于实施等离子喷涂；该喷涂工艺实施过程中，Cu微粉的颗粒度控制在800目左右，等离子气体选用Ar气，喷涂距离控制在100mm，角度为40°，Cu微粉以150m/s的速度喷射到不锈钢薄板上并形成膜；上述等离子喷涂重复实施3次后，可制得厚度约为30um的中间层薄膜；
c )热喷涂表层，表层采用电弧喷涂工艺进行制备，表层原料选用高纯度的镁条和铝条，镁、铝条的百分含量配比为45% :55%，两种金属条中杂质含量均不超过0. 2%;该电弧喷涂工艺实施过程中，电弧电压控制在24V左右，电流为100A，喷涂距离为120mm，空气压力为0. 8MPa ;成型后的表层厚度约为24um ；
d)复合涂层后处理，复合涂层后处理包括打磨、抛光处理和封孔处理；其中，打磨、抛光处理工序采用喷丸工艺，喷丸选用颗粒度为200目左右的陶瓷丸，喷丸压力控制在0. 08MPa，喷丸处理后，复合涂层表面粗糙度为0. 32um ;封孔处理中的封孔剂选用空气干燥型酚醛树脂，用量为7. 5m2/L，喷涂时使用甲酮、芳香烃和无水乙醇作稀释剂；喷涂完毕后，将零件置于烘箱内烘烤20分钟，固化，烘箱温度控制在130°C。实施例2
本发明提及的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法具体制备过程如下a)基材前处理，首先，将不锈钢毛还通过轧制工艺制成厚度约为0.6mm,宽度Im的薄板；然后，对不锈钢薄板进行脱脂清洗，脱脂剂主要成分为氢氧化钾，并使用有机络合剂作为清洗助剂，清洗时温度控制在25°C左右，清洗完毕后清水冲洗并烘干；接着，对不锈钢薄板进行喷砂处理，喷砂原料选用颗粒度为400目左右的石英砂，喷砂压力为0. 6MPa，主要目的是消除不锈钢薄板表面的氧化层；最后，使用清水冲洗并烘干，备用；
b)热喷涂中间层，中间层采用等离子喷涂工艺进行制备，本实施例选用Co微粉，该金属具有低的电阻率，良好的弹性模量，且熔点较低，易于实施等离子喷涂；该喷涂工艺实施过程中，Co微粉的颗粒度控制在800目左右，等离子气体选用Ar气，喷涂距离控制在80mm，角度为40° ,Co微粉以140m/s的速度喷射到不锈钢薄板上并形成膜；上述等离子喷涂重复实施2次后，可制得厚度约为20um的中间层薄膜；
c )热喷涂表层，表层采用电弧喷涂工艺进行制备，表层原料选用高纯度的镁条和铝条，镁、铝条的百分含量配比为40%% 60%，两种金属条中杂质含量均不超过0. 2% ;该电弧喷涂工艺实施过程中，电弧电压控制在26V左右，电流为120A，喷涂距离为140mm，空气压力为IMPa ;成型后的表层厚度约为30um ；
d)复合涂层后处理，复合涂层后处理包括打磨、抛光处理和封孔处理；其中，打磨、抛光处理工序采用喷丸工艺，喷丸选用颗粒度为200目左右的陶瓷丸，喷丸压力控制在0. IMPa,喷丸处理后，复合涂层表面粗糙度为0. 32um左右；封孔处理中的封孔剂选用空气干燥型酚醛树脂，用量为7. 5m2/L，喷涂时使用甲酮、芳香烃和无水乙醇作稀释剂；喷涂完毕后，将零件置于烘箱内烘烤15分钟，固化，烘箱温度控制在140°C。本发明揭示了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特点是该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的复合涂层可有效提高不锈钢基材的导电、导热性能以及耐蚀性能，提高不锈钢零件的实用性；同时，复合涂层之间以及涂层与基体之间的结合强度高，表面质量优异、综合力学性能稳定，耐用性持久。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
权利要求
1.一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤a)基材前处理，b)热喷涂中间层，c)热喷涂表层，d)复合涂层后处理。
2.根据权利要求I所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤a)中，基材前处理包括脱脂清洗和喷砂处理；其中，脱脂剂的主要成分为氢氧化钾，并使用有机络合剂作为清洗助剂；喷砂处理的喷砂原料选用颗粒度为300-400目左右的石英砂,喷砂压力控制在0. 6MPa以下。
3.根据权利要求I所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤b)中，中间层采用等离子喷涂工艺进行制备，涂料原料为Cu、Ni、Co、Mo、W金属微粒中一种或两种。
4.根据权利要求3所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的等离子气体选用Ar气，喷涂距离控制在80-120mm，角度为40° -45°，等离子喷涂重复实施2-3次后，制得的涂层厚度约为15-30um。
5.根据权利要求I所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤c)中，表层采用电弧喷涂工艺进行制备，表层原料选用高纯度的镁条和铝条，其百分含量配比为 40%-45% :55%-60%。
6.根据权利要求5所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的电弧电压控制在22-26V左右，电流为100-120A，喷涂距离为120_140mm，空气压力为0.8-lMPa，成型后的表层厚度约为20-30um。
7.根据权利要求I所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的步骤d)中，复合涂层后处理包括打磨、抛光处理和封孔处理；其中，打磨、抛光处理工序采用喷丸处理，处理后的表面粗糙度可达到0. 32um ;封孔处理中的封孔剂选用空气干燥型酚醛树脂，喷涂完毕后，零件置于烘箱内烘烤15-20分钟，烘箱温度控制在130°C -140°C。
全文摘要
本发明公开了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，该制备方法包括如下步骤a)基材前处理，b)热喷涂中间层，c)热喷涂表层，d)复合涂层后处理。本发明揭示了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法，该制备方法工序安排合理，实施简便，成本适中，制得的复合涂层可有效提高不锈钢基材的导电、导热性能以及耐蚀性能，提高不锈钢零件的实用性；同时，复合涂层之间以及涂层与基体之间的结合强度高，表面质量优异、综合力学性能稳定，耐用性持久。
文档编号C23C4/18GK102776466SQ20121028365
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月10日 优先权日2012年8月10日
发明者蒋泽锋 申请人:昆山乔锐金属制品有限公司