技术特征：
1.一种轻质合金表面硬质不沾涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)确定并记录器具材料的牌号，对器具待处理区域进行标记；2)对待处理区域进行清洁预处理：打磨、抛光、清洗；3)对除待处理区域以外的区域进行封装保护；4)根据器具材料牌号配置相应的微弧氧化电解液，氧化处理制备硬质多孔基底层；5)对多孔硬质基底层进行润湿预处理；6)超声雾化喷涂与封孔：采用多功能超声雾化喷涂装置进行喷涂，根据封孔剂喷涂速度匹配加热温度进行封孔处理；7)烧结固化：待器具充分冷却后，依次对器具进行负压低温预烧结和高温烧结固化。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的封装保护是使用耐高温防水硅胶进行封装，封装工艺为：封装厚度1～3mm、室温固化24～36h。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤4)制备硬质多孔基底层的具体过程为：a、若器具为镁合金，则使用铝酸盐-磷酸盐体系电解液，电解液成分为：硅酸盐5～30g/l，磷酸盐5～20g/l，氢氧化钠1～4g/l、氢氧化钾1～4g/l中至少一种，氟化钾0.5～5g/l、氟化钠0.5～5g/l中至少一种，甘油0.5～5ml/l、三乙醇胺0.5～5ml/l中的至少一种，纳米二氧化硅0.1～0.5g/l、纳米二氧化钼0.1～0.8g/l、纳米三氧化二铝0.1～0.5g/l中的至少一种，溶剂为去离子水；氧化处理制备硬质多孔基底层的多孔基底层硬度不小于700hv，表面孔隙率不小于20％，厚度15～30μm，制备工艺为第1阶段：正电压550～750v，频率500～2000hz，占空比10～40％，电解液温度15～25℃，氧化时间3～6min；第2阶段：正电压380～550v，频率500～2000hz，占空比10～40％，电解液温度15～25℃，氧化时间20～60min；b、若器具为铝合金，则使用硅酸酸盐体系电解液，电解液成分为：硅酸盐5～30g/l，钨酸盐0～5g/l，氢氧化钠1～4g/l、氢氧化钾1～4g/l中至少一种，氟化钾0.5～5g/l、氟化钠0.5～5g/l中至少一种，甘油0.5～5ml/l、三乙醇胺0.5～5ml/l中的至少一种，纳米二氧化硅0.1～0.5g/l、纳米二氧化钼0.1～0.8g/l中的至少一种，溶剂为去离子水；氧化处理制备硬质多孔基底层的多孔基底层硬度不小于1000hv，表面孔隙率不小于25％，厚度10～30μm，制备工艺为：正电压450～750v，负电压100～300v，正负脉冲比为1:1，频率500～2000hz，占空比10～40％，电解液温度15～25℃，氧化时间30～60min；
c、若器具为钛合金，则使用磷酸盐-铝酸盐体系电解液，电解液成分为：磷酸盐5～20g/l，铝酸盐1～10g/l，钨酸盐0.5～5g/l、偏钒酸盐0.5～5g/l中至少一种，氢氧化钠1～4g/l、氢氧化钾1～4g/l中至少一种，氟化钾0.5～5g/l、氟化钠0.5～5g/l中至少一种，甘油0.5～5ml/l、三乙醇胺0.5～5ml/l中的至少一种，溶剂为去离子水；氧化处理制备硬质多孔基底层硬度不小于450hv，表面空隙率不小于15％，厚度15～30μm，制备工艺为：第1阶段：正电压400～650v，频率500～2000hz，占空比10～40％，电解液温度15～25℃，氧化时间5～10min；第2阶段：正电压550～750v，频率500～2000hz，占空比10～40％，电解液温度15～25℃，氧化时间30～60min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤5)的润湿预处理是使用易挥发溶剂对多孔硬质基底层进行润湿预处理，润湿剂采用乙醇或丙酮，其中乙醇的使用量为2～10g/dm2，丙酮的使用量为1～5g/dm2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤6)的多功能超声雾化喷涂装置包括圆锥状的壳体，壳体上方设置第一万向头，其内部设置有超声雾化喷头、红外辐射加热器、排气口和温度传感器；超声雾化喷头和红外辐射加热器之间设置有隔热板；超声雾化喷头与喷涂装置轴心呈一定夹角斜向红外辐射加热器，超声雾化喷头的上方设置便于调整角度的第二万向头，排气孔与真空泵相连；工作时，调节第一万向头使喷涂装置的轴心与待处理面垂直，调节第二万向头使超声雾化喷头轴心与红外辐射加热器轴心夹角为0～45
°
，壳体下边缘与待处理面之间距离为1～5mm，排气口与真空泵相连，喷涂移动方向由红外辐射加热器朝向超声雾化喷头。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤6)的封孔剂的组分质量百分比为：改性聚四氟乙烯5～20％，疏水改性纳米二氧化硅颗粒0.1～5％、疏水改性纳米二氧化钛颗粒0.1～5％中至少一种，无水乙醇10～30％，其余为去离子水；封孔剂的配置方法为：首先将改性纳米颗粒加入到无水乙醇，充分搅拌就均匀后，使用去离子水稀释1～3倍，然后加入改性聚四氟乙烯乳液，轻轻搅拌混合均匀，最后使用去离子水稀释至设计浓度。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤6)封孔工艺为：封孔剂喷涂速度为0.05～0.5g/s，红外辐射加热温度为100～150℃，喷涂装置移动速度为1～1.5dm/s，排气口气压为0～-0.02mpa。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤7)的烧结固化工艺为：第一阶段：负压低温预烧结，真空度为-0.07～-0.095mpa，温度为150～200℃，处理时
间为10～25min；第二阶段：高温烧结固化，真空度为0～-0.095mpa，温度为300～380℃，处理时间为15～40min。9.一种在权利要求1～8任一所述轻质合金表面硬质不沾涂层制备方法中使用的喷涂装置，其包括喷涂装置主体，其特征在于：所述喷涂装置主体包括壳体，壳体上方设有第一万向头，内部设有超声雾化喷头、红外辐射加热器、温度传感器、排气口，超声雾化喷头和红外辐射加热器之间设置隔热挡板，温度感应器设置在壳体内底部位于红外辐射加热器下方，超声雾化喷射嘴与喷涂装置主体的轴心呈一定夹角斜向红外辐射加热器，超声雾化喷头的上方设置便于调整角度的第二万向头，排气口与真空泵相连。10.根据权利要求9所述的喷涂装置，其特征在于：所述壳体呈上端直径大、下端直径小的圆锥状，超声雾化喷头的下端高于壳体底面2～8cm，红外辐射加热器的下端高于壳体底面2～10cm，隔热挡板的下端高于壳体底面2～10mm，超声雾化喷头偏向红外辐射加热器方向的夹角为小于等于45
°
，壳体的外侧设置保温层。
技术总结
一种轻质合金表面硬质不沾涂层制备方法及其喷涂装置，步骤：预处理，确定器具材质牌号和待处理区域，对待处理区以外区域进行封装保护；多孔硬质基底层制备；超声雾化喷涂封孔，采用易挥发溶剂对基底层进行润湿处理，通过超声雾化喷涂含改性聚四氟乙烯的封孔剂进行封孔；烧结固化，通过负压低温预烧结和高温烧结固化制备不沾涂层。与现有技术相比，本发明的多功能喷涂装置结构合理，能有效防止封孔剂颗粒向作业环境扩散，利于环保；本发明的制备方法艺科学合理，可大大提升硬质不沾涂层在轻质合金表面的附着力，提高硬质不粘涂层的使用寿命。提高硬质不粘涂层的使用寿命。提高硬质不粘涂层的使用寿命。
技术研发人员：王红杰 史文璐 陈刚 刘凯 杜喜望 杨晓禹 祁泽星
受保护的技术使用者：中国兵器科学研究院宁波分院
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/11/11