一种钢铁材料复合涂层的制备方法技术

本申请涉及金属材料表面处理技术领域，公开了一种钢铁材料复合涂层的制备方法，包括以下步骤；步骤1，首先在基体材料表面进行喷砂处理；步骤2，然后在基体表面制备热喷铝涂层；步骤3，然后在热喷铝涂层表面制备耐高温有机涂层；步骤4，对表面打磨，磨掉波峰露出热喷铝涂层，热喷铝涂层露出的部分呈岛链状分布，在露出的热喷铝涂层表面制备硬质阳极氧化膜层；步骤5，最后，在涂层表面制备耐高温有机涂层。具有同时耐高温性能、耐蚀性能和耐磨性能的优点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种钢铁材料复合涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料表面处理
，具体为一种钢铁材料复合涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]目前，许多处于海洋大气环境条件下的高温锅炉、烟囱、高温烟道、排气管道、散热器等设备及其零部件不仅需要面临高温、高湿、高盐、高辐射等恶劣海洋大气环境的影响，同时还需要面临300℃以上高温、高/低温冲击、摩擦磨损等复杂工况环境影响，使用过程中极易产生腐蚀破坏，直接影响设备使用的安全性、可靠性及使用寿命。
[0003]现有耐高温防护技术主要包括金属涂/镀层防护技术以及有机耐高温涂层防护技术。金属涂/镀层在严酷海洋环境条件下，极易产生腐蚀损伤；有机耐高温涂层在冷/热交替温度冲击条件下，耐蚀性能会大幅衰减，同时有机耐高温涂层对于摩擦磨损防护性能相对较弱；即使采用热喷涂+有机耐高温涂层的防护形式，也经常会因为热喷涂涂层表面粗糙不平造成的有机耐高温涂层防护薄弱部位热喷涂金属严重腐蚀或高/低温交变作用下有机耐高温涂层自身性能降低引起的热喷涂金属严重腐蚀，从而导致耐高温有机涂层出现大面积剥离现象，极大影响金属表面性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种钢铁材料复合涂层的制备方法，以同时解决钢铁材料耐高温性能、耐蚀性能和耐磨性能差的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤1，首先在基体材料表面进行喷砂处理；步骤2，然后在基体表面制备热喷铝涂层；步骤3，然后在热喷铝涂层表面制备耐高温有机涂层；步骤4，对表面打磨，磨掉波峰露出热喷铝涂层，热喷铝涂层露出的部分呈岛链状分布，在露出的热喷铝涂层表面制备硬质阳极氧化膜层；步骤5，最后，在涂层表面制备耐高温有机涂层。
[0006]为了提高耐高温有机涂层与热喷铝涂层结合的稳定性，在步骤2中，制备完耐高温有机涂层后再进行高温处理。
[0007]进一步的，热喷铝涂层表面的耐高温有机涂层制备完成后进行高温处理的温度为300℃～600℃，热处理时间为30min～90min。
[0008]为了防止制备硬质阳极氧化膜极易产生不成膜或烧蚀现象，同时提高了热喷铝涂层表面的耐蚀、耐磨性，打磨处理时，露出的热喷铝涂层占涂层总面积的20％～70％。
[0009]优选的，为了提高复合涂层整体耐磨性能，热喷铝涂层表面的耐高温有机涂层厚度≤50μm，硬质阳极氧化膜表面制备的耐高温有机涂层厚度≥30μm。
[0010]优选的，耐高温有机涂层种类采用有机硅涂层或聚酰亚胺涂层。
[0011]优选的，硬质阳极氧化膜的制备方法采用硫酸法或混合酸法。
[0012]热喷铝涂层的制备方法采用火焰喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂或等离子喷涂。
[0013]具体包括以下步骤：步骤1，先进行基材喷砂，可分别选用16～200目金刚砂对基材表面进行喷射处理，使钢材表面粗糙度12μm≤Rz≤70μm，然后用有机溶剂清洗基材表面；步骤2，在喷砂完成后，先对钢基体进行预热处理，预热处理条件为：80℃～200℃，时间30min～90min；热喷铝应选用Al≥99.7％的纯铝丝或Mg≤5％的铝合金材料；喷涂时，应使喷枪与作业面保持90
°
，距离保持150mm～200mm前提下进行喷涂处理，采用多道均匀喷涂，热喷铝涂层厚度应控制在100μm～250μm；步骤3，在热喷铝涂层上制备耐高温有机涂层，采用喷涂法制备耐高温有机涂层时，固体份含量为10％～60％；采用浸涂法制备时，固体份含量为10％～40％；采用刷涂法制备时，固体份含量为30％～70％；步骤4，耐高温有机涂层制备完成后，对耐高温有机涂层整体进行高温处理；步骤5，热喷铝涂层表面耐高温有机涂层制备完成后，进行打磨处理，磨掉波峰露出热喷铝涂层，热喷铝涂层露出的部分呈岛链状分布；步骤6，在露出的热喷铝涂层表面制备硬质阳极氧化膜层；步骤7，重复步骤3，在硬质阳极氧化膜表面制备耐高温有机涂层。
[0014]有益效果在于：1.本专利技术一种钢铁材料复合涂层的制备方法，通过热喷铝涂层和耐高温有机涂层的协同作用，解决了单一金属涂层或有机涂层在海洋大气环境特别是高温/常温交变工况条件下防护性能较差的问题，极大提高了钢铁材料在海洋大气环境条件下的耐蚀性能。
[0015]2.本专利技术解决了热喷铝涂层表面制备硬质阳极氧化膜的技术难题，热喷铝涂层具有较高的孔隙率，在热喷铝涂层表面特别是较薄热喷铝涂层表面制备硬质阳极氧化膜极易产生不成膜或烧蚀现象；而本专利技术通过耐高温有机涂层对热喷铝涂层表面波谷处的封闭作用，较好的解决了这一技术难题，极大提高了热喷铝涂层表面的耐蚀、耐磨性。
[0016]3.本专利技术在热喷铝涂层表面制备的岛链状硬质阳极氧化膜，具有与热喷铝涂层结合力强、耐磨性好的特点，能够起到良好的骨架支撑作用，解决了目前耐高温有机涂层使用过程中耐磨性能差的问题，极大提高了复合涂层的耐磨性能及使用寿命。
[0017]4.本专利技术通过耐高温有机涂层对热喷铝涂层波谷处的填充作用，通过对波峰处打磨、硬质阳极氧化处理，有效改善了热喷铝/耐高温有机涂层匹配性以及耐高温有机涂层在热喷铝涂层波峰处薄弱部位的耐蚀性能，解决了热喷铝/耐高温有机涂层配合使用过程中由于耐高温有机涂层存在薄弱部位造成涂层极易产生白锈、腐蚀脱落等现象的问题，极大提高了复合涂层使用过程中的综合性能。
[0018]5.本专利技术通过耐高温有机涂层对热喷铝涂层波谷处的填充作用，硬质阳极氧化膜对耐高温有机涂层的嵌入作用，较好的解决了耐高温有机涂层在高温/常温冷热循环过程中的性能衰减问题，提高了复合涂层工作过程的稳定性及使用寿命，形成了耐高温、耐蚀、耐磨的一体化复合防护涂层。
具体实施方式
[0019]下面对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明，但本专利技术并不局限于这些实施方式，在不脱离本专利技术原理的前提下，针对本专利技术进行的改进也落入本专利技术权利要求的保护范围内。
[0020]一种钢铁材料复合涂层的制备方法，具体步骤如下：步骤1，先进行基材喷砂，可分别选用16～200目金刚砂对基材表面进行喷射处理，去除基材表面的锈蚀、氧化皮以及其他污染物，使钢材表面粗糙度12μm≤Rz≤70μm，然后用丙酮等有机溶剂进一步清洗基材表面，形成干燥、清洁表面；步骤2，在喷砂完成后，进行热喷铝涂层的制备，热喷铝涂层的制备可以采用火焰喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂或等离子喷涂法中任意一种制备；热喷铝涂层制备前，应对基材进行预热处理，以去除试样表面湿气或水分，预热处理条件为：80℃～200℃，时间30min～90min；热喷铝应选用Al≥99.7％的纯铝丝或Mg≤5％的铝合金材料；喷涂时，应使喷枪与作业面保持90
°
，距离保持150mm～200mm前提下进行喷涂处理；热喷涂应采用多道喷涂的方式，每道喷涂应保持涂层表面均匀，涂层不能产生脱落、起泡、裂纹、疏松或堆积等缺陷；热喷铝涂层厚度应控制在100μm～250μm；步骤3，在热喷铝涂层上制备耐高温有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；步骤1，首先在基体材料表面进行喷砂处理；步骤2，然后在基体表面制备热喷铝涂层；步骤3，然后在热喷铝涂层表面制备耐高温有机涂层；步骤4，对表面打磨，磨掉波峰露出热喷铝涂层，热喷铝涂层露出的部分呈岛链状分布，在露出的热喷铝涂层表面制备硬质阳极氧化膜层；步骤5，最后，在涂层表面制备耐高温有机涂层。2.根据权利要求1所述的钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于：在步骤2中，制备完耐高温有机涂层后再进行高温处理。3.根据权利要求1或2所述的钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于：热喷铝涂层表面耐高温有机涂层制备完成后进行高温处理的温度为300℃～600℃，热处理时间为30min～90min。4.根据权利要求3所述的钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于：打磨处理露出的热喷铝涂层占涂层总面积的20％～70％。5.根据权利要求4所述的钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于：热喷铝涂层表面的耐高温有机涂层均匀且厚度≤50μm，硬质阳极氧化膜表面制备的耐高温有机涂层均匀且厚度≥30μm。6.根据权利要求4或5所述的钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于：耐高温有机涂层种类采用有机硅涂层或聚酰亚胺涂层。7.根据权利要求6所述的钢铁材料复合涂层的制备方法，其特征在于：硬质阳极氧化膜的制备方法采用硫酸法或混合酸法。8.根据权利要求7所述的钢...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱建才，许斌，邹洪庆，吕基成，方敏，吴厚昌，
申请(专利权)人：中国兵器工业第五九研究所，
类型：发明
国别省市：