本发明涉及热喷涂涂层领域，具体涉及一种铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层及制备与应用。
背景技术：
航空用某导轨采用铝合金铸造、机加工成型。服役过程中需要承受震动、摩擦、腐蚀、高温焰流冲蚀等复杂工况。在弹体震动摩擦、大气尤其是海洋大气腐蚀、发射尾焰冲蚀的综合作用下，导轨表面容易产生磨损、腐蚀、烧粘现象，导致导轨强度降低、表面质量变差，寿命显著下降，严重情况下甚至影响正常工作，降低战斗力。因此，导轨需具备耐磨损、耐冲蚀腐蚀、耐高温烧粘等综合性能，目前的铝合金材料均难以同时满足上述要求。在铝合金导轨表面制备一层厚度可控的耐磨耐蚀防烧粘涂层，是提高导轨服役性能的有效途径。
现有解决导轨腐蚀磨损的主要技术是通过激光熔覆、热喷涂或电化学氧化技术在导轨表面制备防护涂层。如申请号为201210559476.x的发明专利《大型测量机导轨表面复合涂层的制备方法》中，采用超音速火焰喷涂设备在低碳钢测量机导轨上喷涂了一层厚度为0.1～0.3mm的nicr合金涂层作为底层，然后采用超音速火焰喷涂设备在底层上喷涂一层0.1～0.55mm的nicrbsi合金涂层作为工作层，最后在涂层表面刷涂一层环氧树脂类有机涂料，提高了测量机导轨耐磨和耐腐蚀性能。申请号为201611015099.8的发明专利《一种铝合金激光熔覆耐磨涂层的方法》中，采用激光熔覆技术在铝合金表面制备了一层sic-cr2o3-tin-al耐磨涂层，涂层硬度324hv0.2，较基体硬度提高了4倍，增加了铝合金耐磨性能。目前尚未有在铝合金导轨材料表面喷涂耐磨耐蚀防烧粘涂层的发明专利来解决上述问题。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层，该涂层可以提高铝合金导轨的耐磨、耐蚀、防烧粘特性，提高导轨的服役性能。
本发明的另一目的在于提供上述铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的制备方法，该方法采用超音速火焰喷涂技术在铝合金导轨表面喷涂得到，该涂层均匀致密，可提高导轨的耐腐蚀、磨损、抗高温高速焰流烧粘特性，进而提高导轨的服役性能，降低导轨检修、维修作业频率及难度，提高综合作战能力。
本发明的再一目的在于提供上述铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层，包含金属陶瓷层；
所述的金属陶瓷层包含如下按质量百分比计的组分：co10～20％，碳化钨陶瓷80～90％；
所述的金属陶瓷层通过超音速火焰喷涂方式喷涂在基体表面上得到；
所述的金属陶瓷层优选采用钴和碳化钨混合粉末为原料通过超音速火焰喷涂制备得到；
所述的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的制备方法，包含如下步骤：
(1)喷砂处理：对铝合金导轨待喷涂面进行喷砂处理，以净化粗化基材表面，保证涂层与基材结合良好；
(2)喷涂：喷砂处理后，以钴和碳化钨混合粉末为原料，通过超音速火焰喷涂在铝合金基体表面上形成金属陶瓷层，得到铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层；
步骤(1)中所述的铝合金导轨优选进行预处理和保护处理，具体操作如下：
目测检查铝合金导轨待喷涂面，确保无明显磕碰、凹坑、气孔、毛刺等明显缺陷，采用丙酮或酒精擦拭铝合金导轨待喷涂面以去除油污，采用保护工装及防护胶带固定并保护导轨非喷涂面及螺孔不被污染；
步骤(1)中所述的喷砂处理的具体操作优选为：
采用16～40目的混合棕刚玉砂粒对铝合金导轨表面进行喷砂粗化；
所述的喷砂粗化的具体操作优选为：
喷砂用压缩空气必须干燥、无油，气压0.5～0.8mpa，喷射角为70～90°，喷砂距离为0.1～0.2m，喷砂至导轨表面露出亚光色新鲜金属表面为止；
步骤(2)中所述的超音速火焰喷涂的燃料优选为丙烷或煤油，助燃气体为氧气或空气；
所述的超音速火焰喷涂的条件优选为：
助燃气体压力为0.2～1.2mpa，燃料压力0.5～1.5mpa；送粉速度10～40g/min；喷涂距离150～250mm；喷涂角度60～90°；喷涂速度200～500mm/s；喷涂步距2～5mm；
所述的助燃气体为空气时，助燃气体压力0.6～0.8mpa；所述的助燃气体为氧气时，助燃气体压力0.2～1.2mpa；
所述的燃料为丙烷时，燃料压力0.5～0.7mpa；所述的燃料为煤油时，燃料压力0.6～1.5mpa；
所述的超音速火焰喷涂前铝合金导轨表面优选预热至大于50℃，喷涂过程中铝合金导轨表面温度小于200℃；
所述的超音速火焰喷涂优选采用多道次喷涂、辅助压缩空气冷却等方式来防止涂层过热；
步骤(2)中所述的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的厚度优选为0.1～0.6mm；
步骤(2)中所述的金属陶瓷层可进一步研磨加工；通过研磨加工使导轨尺寸精度和表面粗糙度满足要求；
所述的研磨加工的具体操作优选为：
采用80～200目金刚石砂轮对金属陶瓷层进行粗磨，磨削速度20～30m/s，进刀量0.01～0.02mm，粗磨后采用金刚石研磨膏对金属陶瓷层进行抛光；
所述的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层在铝合金表面处理领域中的应用；
一种铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层/铝合金导轨复合材料，包括铝合金基体及喷涂在铝合金基体表面的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层；
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明提供的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层成分组成简单，配比合理科学，均匀致密，具有高硬度、高结合强度、高致密度、耐磨性好、耐蚀性好、防高温焰流烧粘等特性，作为一种特殊的碳化钨系金属陶瓷涂层，可解决铝合金导轨表面的磨损、腐蚀、烧粘等现象，从而提高导轨的服役性能及装备运行可靠性。
(2)本发明采用超音速火焰喷涂技术在铝合金导轨待喷涂面制备一层0.1～0.6mm厚的均匀致密、高硬度、高结合强度、耐蚀耐烧粘的碳化钨系金属陶瓷涂层，通过涂层化学成分优化设计、超音速火焰喷涂工艺优化，保证涂层与导轨的结合强度、表面粗糙度及显微硬度的要求。其中，涂层与铝合金导轨的结合强度为50～70mpa，涂层最终表面粗糙度ra≤0.2μm，涂层的显微硬度为1000～1400hv0.1。
(3)本发明提供的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层主要用于空空导弹挂载及发射导轨，或其它类似的特殊部件，可以有效地提高导轨表面硬度、耐磨性、耐蚀性和防烧粘特性，延长导轨检修周期，降低检修难度，提高使用寿命，提高综合作战能力，具有重要的应用价值。与现行导轨相比，具有硬度高、耐蚀性好、耐磨性好、防烧粘性能好的特点，能解决现行导轨服役过程中的腐蚀、磨损、烧粘问题。
(4)本发明与申请号为201210559476.x的专利采用不同的配方及后处理工艺，与申请号为201611015099.8的专利采用不同的工艺技术和配方。本发明通过调节配方及制备工艺，涂层耐磨、耐蚀、耐高温性能均优于上述专利，同时通过后处理磨削抛光，降低了涂层表面粗糙度，经过考核试验，具有明显的防烧粘特性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)预处理及保护：目测检查铝合金导轨待喷涂面，确保无明显磕碰、凹坑、气孔、毛刺等明显缺陷，采用丙酮或酒精擦拭待喷涂面去除油污，采用保护工装及防护胶带固定并保护导轨非喷涂面及螺孔不被污染；
(2)喷砂处理：铝合金导轨经工装、防护胶带夹持保护后，采用质量比为1:1的40目和16目混合棕刚玉砂粒进行喷砂处理，喷砂用压缩空气必须干燥、无油，气压0.5mpa，喷射角90°，喷砂距离0.10m，喷砂至导轨表面露出亚光色新鲜金属表面为止；通过喷砂处理，净化粗化基材表面，保证涂层与基材结合良好；
(3)喷涂：喷砂处理后，将质量百分比为10％的钴粉末和质量百分比为90％的碳化钨粉末混合，得到混合粉末；将喷砂处理后的铝合金导轨表面预热至60℃，然后以混合粉末为原料，通过超音速火焰喷涂在铝合金基体上形成金属陶瓷层，喷涂过程中辅助压缩空气冷却来防止涂层过热，使铝合金导轨表面温度小于200℃，得到厚度为0.55mm的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层，其中，超音速火焰喷涂的条件为：燃料为丙烷，助燃气体为空气，空气压力0.8mpa，丙烷压力0.7mpa，送粉速度20g/min，喷涂距离为200mm，喷涂角度90°，喷涂速度500mm/s，步距3mm，基体温度小于200℃；
(4)采用80目金刚石砂轮对金属陶瓷层进行粗磨，磨削速度30m/s，进刀量0.02mm，粗磨后采用金刚石研磨膏对金属陶瓷层进行抛光；
本实施例制得的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的原始厚度为0.55mm，采用gb/t8642-2002热喷涂层拉伸结合强度的测定标准测得涂层试样平均结合强度大于60mpa，采用表面粗糙度测试仪测得涂层最终表面粗糙度ra≤0.2μm，采用金相法测得涂层试样平均孔隙率小于1％，采用gb/t10125-2012金属材料维氏硬度试验测得涂层平均显微硬度大于1200hv0.1，经100次模拟发射试验，涂层表面没有明显燃烧产物烧粘附着(模拟发射试验在专用台架试验设备进行，通过模拟导弹发射瞬间产生的高温、高速焰流及燃烧产物，来测试发射过程中涂层是否有烧蚀、烧粘、开裂等现象)。
实施例2
(1)预处理及保护：目测检查铝合金导轨待喷涂面，确保无明显磕碰、凹坑、气孔、毛刺等明显缺陷，采用丙酮或酒精擦拭待喷涂面去除油污，采用保护工装及防护胶带固定并保护导轨非喷涂面及螺孔不被污染；
(2)喷砂处理：铝合金导轨经工装、防护胶带夹持保护后，采用质量比为1:2的40目和24目混合棕刚玉砂粒进行喷砂处理，喷砂用压缩空气必须干燥、无油，气压0.8mpa，喷射角70°，喷砂距离0.2m，喷砂至导轨表面露出亚光色新鲜金属表面为止；通过喷砂处理，净化粗化基材表面，保证涂层与基材结合良好；
(3)喷涂：喷砂处理后，将质量百分比为20％的钴粉末和质量百分比为80％的碳化钨粉末混合，得到混合粉末；将喷砂处理后的铝合金导轨表面预热至55℃，然后以混合粉末为原料，通过超音速火焰喷涂在铝合金基体上形成金属陶瓷层，喷涂过程中辅助压缩空气冷却来防止涂层过热，使铝合金导轨表面温度小于200℃，得到厚度为0.6mm的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层，其中，超音速火焰喷涂的条件为：燃料为丙烷，助燃气体为空气，空气压力0.6mpa，丙烷压力0.5mpa，送粉速度10g/min，喷涂距离为150mm，喷涂角度90°，喷涂速度200mm/s，步距2mm，基体温度小于200℃；
(4)采用200目金刚石砂轮对金属陶瓷层进行粗磨，磨削速度20m/s，进刀量0.01mm，粗磨后采用金刚石研磨膏对金属陶瓷层进行抛光；
本实施例制得的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的原始厚度为0.6mm，采用gb/t8642-2002热喷涂层拉伸结合强度的测定标准测得涂层试样平均结合强度大于62mpa，采用表面粗糙度测试仪测得涂层最终表面粗糙度ra≤0.1μm，采用金相法测得涂层试样平均孔隙率小于1％，采用gb/t10125-2012金属材料维氏硬度试验测得涂层平均显微硬度大于1100hv0.1，经100次模拟发射试验，涂层表面没有明显燃烧产物烧粘附着(模拟发射试验在专用台架试验设备进行，通过模拟导弹发射瞬间产生的高温、高速焰流及燃烧产物，来测试发射过程中涂层是否有烧蚀、烧粘、开裂等现象)。
实施例3
(1)预处理及保护：目测检查铝合金导轨待喷涂面，确保无明显磕碰、凹坑、气孔、毛刺等明显缺陷，采用丙酮或酒精擦拭待喷涂面去除油污，采用保护工装及防护胶带固定并保护导轨非喷涂面及螺孔不被污染；
(2)喷砂处理：铝合金导轨经工装、防护胶带夹持保护后，采用质量比为2:1的40目和24目混合棕刚玉砂粒进行喷砂处理，喷砂用压缩空气必须干燥、无油，气压0.55mpa，喷射角90°，喷砂距离0.1m，喷砂至导轨表面露出亚光色新鲜金属表面为止；通过喷砂处理，净化粗化基材表面，保证涂层与基材结合良好；
(3)喷涂：喷砂处理后，将质量百分比为12％的钴粉末和质量百分比为88％的碳化钨粉末混合，得到混合粉末；将喷砂处理后的铝合金导轨表面预热至70℃，然后以混合粉末为原料，通过超音速火焰喷涂在铝合金基体上形成金属陶瓷层，喷涂过程中辅助压缩空气冷却来防止涂层过热，使铝合金导轨表面温度小于200℃，得到厚度为0.5mm的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层，其中，超音速火焰喷涂的条件为：燃料为丙烷，助燃气体为氧气，氧气压力0.2mpa，丙烷压力0.65mpa，送粉速度40g/min，喷涂距离为200mm，喷涂角度60°，喷涂速度500mm/s，步距5mm，基体温度小于200℃；
(4)采用120目金刚石砂轮对金属陶瓷层进行粗磨，磨削速度30m/s，进刀量0.01mm，粗磨后采用金刚石研磨膏对金属陶瓷层进行抛光，得到铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层；
本实施例制得的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的原始厚度为0.5mm，采用gb/t8642-2002热喷涂层拉伸结合强度的测定标准测得涂层试样平均结合强度大于55mpa，采用表面粗糙度测试仪测得涂层最终表面粗糙度ra≤0.15μm，采用金相法测得涂层试样平均孔隙率小于1％，采用gb/t10125-2012金属材料维氏硬度试验测得涂层平均显微硬度大于1200hv0.1，经100次模拟发射试验，涂层表面没有明显燃烧产物烧粘附着(模拟发射试验在专用台架试验设备进行，通过模拟导弹发射瞬间产生的高温、高速焰流及燃烧产物，来测试发射过程中涂层是否有烧蚀、烧粘、开裂等现象)。
实施例4
(1)预处理及保护：目测检查铝合金导轨待喷涂面，确保无明显磕碰、凹坑、气孔、毛刺等明显缺陷，采用丙酮或酒精擦拭待喷涂面去除油污，采用保护工装及防护胶带固定并保护导轨非喷涂面及螺孔不被污染；
(2)喷砂处理：铝合金导轨经工装、防护胶带夹持保护后，采用质量比为1:1的40目和24目混合棕刚玉砂粒进行喷砂处理，喷砂用压缩空气必须干燥、无油，气压0.55mpa，喷射角90°，喷砂距离0.1m，喷砂至导轨表面露出亚光色新鲜金属表面为止；通过喷砂处理，净化粗化基材表面，保证涂层与基材结合良好；
(3)喷涂：喷砂处理后，将质量百分比为17％的钴粉末和质量百分比为83％的碳化钨粉末混合，得到混合粉末；将喷砂处理后的铝合金导轨表面预热至80℃，然后以混合粉末为原料，通过超音速火焰喷涂在铝合金基体上形成金属陶瓷层，喷涂过程中辅助压缩空气冷却来防止涂层过热，使铝合金导轨表面温度小于200℃，得到厚度为0.4mm的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层，其中，超音速火焰喷涂的条件为：燃料为煤油，助燃气体为氧气，氧气压力1.2mpa，煤油压力1.5mpa，送粉速度40g/min，喷涂距离为240mm，喷涂角度90°，喷涂速度500mm/s，步距3mm，基体温度小于200℃；
(4)采用80目金刚石砂轮对金属陶瓷层进行粗磨，磨削速度30m/s，进刀量0.02mm，粗磨后采用金刚石研磨膏对金属陶瓷层进行抛光；
本实施例制得的铝合金导轨用耐磨耐冲蚀防烧粘涂层的原始厚度为0.4mm，采用gb/t8642-2002热喷涂层拉伸结合强度的测定标准测得涂层试样平均结合强度大于65mpa，采用表面粗糙度测试仪测得涂层最终表面粗糙度ra≤0.05μm，采用金相法测得涂层试样平均孔隙率小于1％，采用gb/t10125-2012金属材料维氏硬度试验测得涂层平均显微硬度大于1200hv0.1，经100次模拟发射试验，涂层表面没有明显燃烧产物烧粘附着(模拟发射试验在专用台架试验设备进行，通过模拟导弹发射瞬间产生的高温、高速焰流及燃烧产物，来测试发射过程中涂层是否有烧蚀、烧粘、开裂等现象)。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。