耐磨超疏水基体防护涂层及其制备方法技术

本发明专利技术属于以镀覆材料为特征的等离子喷镀法技术领域，具体涉及一种基体防护涂层。所述防护涂层包括预处理涂层表层和复合材料涂层，所述复合材料涂层由包括二氧化锆粉末、聚四氟乙烯粉末和硅酮粉的混合粉末喷涂而成。该涂层不仅具有优异的防腐性能，还具有优异的耐磨性、超疏水性和耐高温性能。超疏水性和耐高温性能。超疏水性和耐高温性能。

【技术实现步骤摘要】
耐磨超疏水基体防护涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于以镀覆材料为特征的等离子喷镀法
，具体涉及一种耐磨超疏水基体防护涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]海水是最丰富的的天然电解质，直接与海水接触的各种金属结构如海轮、海港钢码头、海上采油平台、海底电缆、海水冷却器等常年处于海水浸泡环境或者海洋大气环境中，都不可避免的受到海水的电化学腐蚀(“金属材料的海水腐蚀与防护”，宋雪曙，机械工程材料，1983年第2期，第58页左栏第1段第1-4行，公开日1983年12月31日)。
[0003]海洋的平均盐度为3.5％，加上其他一些杂质和钠离子、镁离子、钙离子等金属离子与氯离子、硫离子等非金属的存在，海水本身就是一种较强的电解质，只要有适当的电极存在，就会形成化学电池，使钢铁等材料受到电化学作用腐蚀，而且海水中的各种介质也会与钢铁等材料发生化学反应，导致金属基体的腐蚀(“海洋环境中的防护蚀涂层技术及发展”，刘晓建，现代涂料与涂装，2010年第13卷第4期，第58页左栏第3段第1-6行，公开日2010年4月30日)。此外，海洋中存在的大量氯离子不仅会穿过表层腐蚀产物促进钢铁等基体阳极溶解，还会抑制腐蚀产物吸附，促进外层腐蚀产物脱落，导致外锈层疏松，使得金属表面难以形成致密的保护性锈层，从而极大加重了海洋环境基体材料的腐蚀。因此，海洋大气环境下金属机械元件极易发生表面锈蚀，使用寿命大幅度缩短，事故发生率高。
[0004]二氧化锆(化学式ZrO2)通常情况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸，具有高熔点、高电阻率和低膨胀系数等优势，广泛应用于陶瓷、陶瓷釉体、研磨体、燃料电池、光记录材料等(“二氧化锆制备及其应用”，魏利滨，河北陶瓷，1999年第27卷第2期，第30页右栏倒数第1段第1行、第31页左栏第2段第1行、第31页左栏第3段第1-2行及第31页右栏倒数第1段第1-2行，公开日1999年12月31日)。
[0005]聚四氟乙烯(英文简称PTFE)又名特氟龙、特富龙、陶氟隆、德福隆等，具有优异的耐高低温性能、化学稳定性、电绝缘性、粘附性、附候性阻燃性和良好的自润滑性，因此，广泛应用于国防、航空航天、石油化工、电子、机械等领域(“聚四氟乙烯可熔融加工研究进展”，刘天涛等，工程塑料应用，2010年第38卷第5期，第89页左栏第1段第1-8行，公开日2010年9月10日)。
[0006]硅酮又名硅油或二甲基硅油，是含-SiR2O-基的开链和环装有机化合物，其溶解度可控，热稳定性高，毒性低，广泛应用于泡沫、防粘纸、阻燃剂、织物、涂料、农业等领域(“硅酮表面活性剂的应用”，郑薇，精细石油化工进展，2003年第4卷第1期，第39页摘要第1行及第39页右栏第1段第1-6行，公开日2003年12月31日)。
[0007]目前，文献和市场上没有将二氧化锆、聚四氟乙烯和硅酮复合到一起的涂层。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种防腐性能优异的基体防护涂层。
[0009]此外，专利技术人还发现，将二氧化锆、聚四氟乙烯和硅酮复合到一起从而一步成型存在技术障碍。其原因如下：(1)二氧化锆和硅酮的熔点差异较大。其中，二氧化锆的熔点较高，为2715℃(“二氧化锆制备及其应用”，魏利滨，河北陶瓷，1999年第27卷第2期，第29页第1段第1行，公开日1999年12月31日)；而聚四氟乙烯的熔点则较低，为327℃(“聚四氟乙烯的改性及应用”，谢成江，化工新型材料，2002年第30卷第11期，第27页左栏倒数第3段第1行，公开日2002年11月30日)，因此，在保证氧化锆熔融的情况下，聚四氟乙烯则可能会被燃烧殆尽；(2)陶瓷材料二氧化锆和聚四氟乙烯大分子的结合力较差，即便能够将二氧化锆和PTFE复合到一起制成涂层，其涂层也为层状结构，很容易从基体上脱落。
[0010]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0011]基体防护涂层，包括预处理涂层表层和复合材料涂层，所述复合材料涂层由包括二氧化锆(即ZrO2)粉末、聚四氟乙烯(即PTFE)粉末和硅酮粉的混合粉末喷涂而成。
[0012]进一步，所述预处理涂层表层具有凹凸状结构。
[0013]进一步，二氧化锆粉末、聚四氟乙烯粉末和硅酮粉的质量比为9-11：0.9-1.1：0.45-0.55。
[0014]进一步，所述二氧化锆(即ZrO2)粉末为含有7％-9％氧化钇的氧化锆粉末，以质量百分比计。
[0015]进一步，所述二氧化锆(即ZrO2)粉末的粒径为11-125μm，所述聚四氟乙烯(即PTFE)粉末的粒径为20-60μm，所述硅酮粉的粒径为4.0-4.5μm。
[0016]进一步，所述基体为金属或陶瓷材料。
[0017]进一步，所述复合材料涂层的厚度为10μm-40μm。
[0018]本专利技术的目的还在于保护所述海洋环境基体防护涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0019]对基体进行喷砂处理制备预处理涂层表层，随后将包括二氧化锆粉末、聚四氟乙烯粉末和硅酮粉的混合粉末采用大气等离子喷涂方式喷涂于基体上。
[0020]进一步，所述混合粉末通过滚动式球磨机混合2-2.5h，在干燥箱内90-95℃下干燥1-1.5h，冷却后，采用喷枪将混合粉末喷涂于基体表面，喷枪移动速度为440-460mm/s。
[0021]进一步，所述大气等离子喷涂的参数设置为：电流530-570A，电压为40-50V，功率为20-27.5KW，压缩空气为0.6-0.7MPa，送分载气的流量为4-6L/min，送分率20-28g/min，喷涂距离为109-111mm。
[0022]进一步，所述送分载气为氩气。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术的涂层防腐性能优异。
[0025]本专利技术的涂层不但具有优异的防腐性能，还具有优异的耐磨性、超疏水性和耐高温性能。
[0026]本专利技术的涂层的疏水性能优异且稳定。
[0027]本专利技术的涂层化学性能稳定。
[0028]本专利技术的涂层为非层状结构，不易从基体表面脱落。
[0029]本专利技术克服了现有技术不能将二氧化锆、聚四氟乙烯和硅酮复合到一起从而一步成型存在技术障碍。
[0030]本专利技术的涂层不仅适用于普通环境下基体的防护，还特别适用于海洋环境下各种工件表面涂装。
[0031]本专利技术的涂层的制备方法简单、效率高，成本低，有利于实现工业化生产。
附图说明
[0032]图1为实施例1制得的涂层所含元素的XRD图像，其中，PTFE为聚四氟乙烯，Zirconium Oxide为氧化锆，Baddeleyite为斜锆石，AUTS为奥氏体；
[0033]图2为实施例1制得的涂层的表面电子扫描照片及疏水性能测试结果；
[0034]图3为实施例1制得的涂层的截面图，其中，Coating为涂层，Substrate为基体；
[0035]图4为实施例1制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基体防护涂层，包括预处理涂层表层和复合材料涂层，所述复合材料涂层由包括二氧化锆粉末、聚四氟乙烯粉末和硅酮粉的混合粉末喷涂而成。2.根据权利要求1所述的基体防护涂层，其特征在于，所述预处理涂层表层具有凹凸状结构。3.根据利要求1或2所述的基体防护涂层，其特征在于，二氧化锆粉末、聚四氟乙烯粉末和硅酮粉的质量比为9-11：0.9-1.1：0.45-0.55。4.根据权利要求1-3任一项所述的基体防护涂层，其特征在于，所述二氧化锆粉末为含有7％-9％氧化钇的氧化锆粉末，以质量百分比计。5.根据权利要求1-4任一项所述的基体防护涂层，其特征在于，所述二氧化锆粉末的粒径为11-125μm，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为20-60μm，所述硅酮粉的粒径为4.0-4.5μm。6.根据权利要求2-5任一项所述的基体防护涂层，其特征在于，所述基体为金属或陶瓷材料。7.根据权利要求1-6任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴护林，张伦武，解志文，陈强，陈永君，向林，宁海青，钟勇，胡素影，吴帅，冯博，苏虹，王晓辉，黄波，吴迪，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：