一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，包括：（a）合金基体（1）的前处理；（b）过渡层（2）制备；（c）陶瓷层（3）制备；（d）聚合物封孔剂（4）封孔、封孔后进行喷丸处理；（e）面层（6）制备；（f）绝缘涂层的后处理。该方法制备得到的绝缘涂层耐高温氧化性好、绝缘性强、耐磨耐蚀性优异、工作可靠性高，且该绝缘涂层使用寿命长、不会在长期磨损后出现绝缘性能失效的问题。不会在长期磨损后出现绝缘性能失效的问题。不会在长期磨损后出现绝缘性能失效的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法


[0001]本专利技术涉及绝缘防护涂层
，具体涉及一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法。

技术介绍

[0002]绝缘涂层指对工件起电绝缘作用的表面防护涂层，按化学成分主要分为聚合物绝缘涂层与无机绝缘涂层两类；其中，无机绝缘涂层中的氧化物陶瓷具有硬度大、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、电绝缘性高和介电损耗低等特性，已在电力、电机、电子、装备、航空航天等领域得到广泛应用。氧化物陶瓷熔点高，一般的气体电弧和火焰难以使其熔化，通常采用等离子喷涂进行陶瓷层的制备；然而，采用等离子喷涂制备的氧化物陶瓷绝缘涂层存在多孔、多裂纹等缺陷，严重影响绝缘涂层的绝缘性，通常需要涂覆一层聚合物封孔材料来填充涂层表层缺陷，避免导电介质进入涂层中的孔隙或裂纹而形成电通路。但是，聚合物封孔材料环境适应性差，长期暴露在老化介质中，易老化失效、致使其可靠使用性不足，从而导致封孔失效、影响陶瓷层的绝缘特性；同时，聚合物封孔材料的渗透深度有限、一般在20～80μm左右，且等离子喷涂工艺制备的陶瓷层表面存在疏松的薄弱层，经封孔后的氧化陶瓷绝缘涂层在摩擦工况下，疏松薄弱层由于摩擦而损耗、造成聚合物封孔材料跟随疏松薄弱层一同被逐渐消磨殆尽，一是导致整个陶瓷层的厚度降低、影响陶瓷层的性能，二是聚合物封孔材料消磨殆尽后，使得等离子喷涂的孔隙或裂纹暴露、导电介质通过孔隙或裂纹中，致使陶瓷层的绝缘性能失效。

技术实现思路

[0003]针对以上现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，该方法制备得到的绝缘涂层耐高温氧化性好、绝缘性强、耐磨耐蚀性优异、工作可靠性高，且该绝缘涂层使用寿命长、不会在长期磨损后出现绝缘性能失效的问题。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（a）合金基体的前处理；（b）采用超音速火焰喷涂在合金基体表面制备过渡层；（c）采用等离子喷涂在过渡层表面制备陶瓷层；（d）采用聚合物封孔剂对陶瓷层表面进行封孔、并在聚合物封孔剂固化后对封孔的陶瓷层表面进行喷丸处理；（e）采用超音速火焰喷涂在喷丸处理后的陶瓷层表面制备面层；（f）绝缘涂层的后处理。
[0005]作进一步优化，所述合金基体为不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金中的任意一种。
[0006]作进一步优化，所述合金基体的前处理具体为：对合金基体先进行除油除锈，再进行喷砂粗化处理。
[0007]作进一步优化，所述过渡层为NiCrAlY与NiCoCrAlY中任一种金属化合物；所述过渡层的厚度为50～100μm。
[0008]作进一步优化，所述步骤（b）中超音速火焰喷涂的工艺参数为：喷涂距离为250～
350mm，送粉速率为35～80g/min；氧气压强为100～150psi，氧气流量为1600～1800SCFH；丙烷燃料压力为0.6～0.8MPa，丙烷燃气流量为400～500L/min。
[0009]作进一步优化，所述步骤（c）中等离子喷涂的工艺参数为：功率为35kW～45kW，送粉速率为20g/min～90g/min，喷涂速度为200mm/s～600mm/s，喷涂距离为80mm～120mm。
[0010]作进一步优化，所述陶瓷层采用Al2O3、ZrO2、Al2O3‑
TiO2中的任一种作为粉体；所述陶瓷层的厚度为100～400μm。
[0011]作进一步优化，所述步骤（d）中喷丸处理采用主要成分为ZrO2或SiO2中任一种的陶瓷喷丸，其为300～500目粒径的喷丸与150～180目粒径喷丸混合而成。
[0012]优选的，所述300～500目喷丸与150～180目喷丸的质量比为1.5～2.5:0.8～1。
[0013]本申请采用喷丸对封孔后的陶瓷层进行处理，一是去除陶瓷层表面的封孔剂残留，避免后续面层与陶瓷层之间被封孔剂阻隔、从而便于面层的沉积；二是去除陶瓷层表面的疏松薄弱层，提高陶瓷层与面层之间的结合强度；三是通过喷丸对陶瓷层的孔隙或裂纹的嵌入，进一步将表层的封孔剂顶入陶瓷层的孔隙或裂纹内部、对封孔剂起到夯实作用，同时喷丸位于孔隙或裂纹的表面能够有效避免后续制备面层时、高温焰流与封孔剂接触造成其烧损。本申请通过两种粒径的喷丸混合后进行处理，通过小粒径喷丸实现陶瓷层的孔隙或裂纹的嵌入，通过大粒径喷丸实现去除表面疏松薄弱层后的陶瓷层的表面粗化、即在去除陶瓷层表面的疏松薄弱层的过程中同时增加陶瓷层表面的粗糙度，从而便于面层的沉积、进一步提高面层与陶瓷层的结合强度。
[0014]作进一步优化，所述步骤（d）中喷丸处理的工艺参数为：采用喷枪进行喷射，喷丸强度为0.1Nmm～0.5Nmm，喷丸压力为0.2MPa～0.7MPa，覆盖率100％～200％，喷丸流量为0.3kg/min～1.5kg/min，喷涂距离为20mm～100mm。
[0015]作进一步优化，所述面层采用NiCr
‑
Cr3C2或WC
‑
10Co4Cr中任一种金属
‑
碳化物材料；所述面层的厚度为100～200μm。
[0016]作进一步优化，所述步骤（e）中超音速火焰喷涂的工艺参数为：喷涂距离为250～350mm，送粉速率为35～80g/min；氧气压强为120～180psi，氧气流量为1650～1850SCFH；丙烷燃料压力为0.8～1.0MPa，丙烷燃气流量为500～600L/min。
[0017]作进一步优化，所述绝缘涂层的后处理为：在面层制备完成后、对面层表面进行磨砂与抛光，使其表面呈现镜面光亮。
[0018]本专利技术具有如下技术效果：本申请通过在合金基体表面制备过渡层、陶瓷层与面层的复合绝缘涂层，通过过渡层提高基体与陶瓷层之间的结合强度。同时，通过喷丸手段对经过封孔剂处理的陶瓷层表面进行处理，通过喷丸去除陶瓷层表面的封孔剂残留与疏松薄弱层，避免残留的封孔剂在面层与陶瓷层之间形成一层隔绝带、同时也避免面层在陶瓷层的疏松薄弱层上沉积导致的结合强度低；此外，喷丸处理的手段还有效对封孔剂进行夯实且堵塞等离子喷涂后的孔隙或裂纹表面，确保封孔效果的同时避免后续面层制备过程中的火焰烧损封孔剂、同时也避免外界老化介质与封孔剂接触；本申请通过两种不同尺寸规格的喷丸同时喷涂，既实现对陶瓷层的孔隙或裂纹填充、夯实，又增加了陶瓷层去除疏松薄弱层后的表面粗糙度、进一步提高面层与陶瓷层之间的结合强度。
[0019]通过面层设置，一是利用高致密度、镜面光亮的金属
‑
碳化物层（孔隙率小于2%）避
免腐蚀介质流挂，同时金属
‑
碳化物层具有较低的摩擦系数、能够确保整个复合绝缘涂层的耐磨耐蚀性能，同时避免聚合物封孔剂被磨损；二是高致密度的金属
‑
碳化物层的孔隙与陶瓷层的孔隙或裂纹形成错位，进一步确保外界的导电介质无法同时经金属
‑
碳化物层的孔隙与陶瓷层的孔隙或裂纹而形成电通路，进一步提高整个绝缘涂层的导电性能；三是进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（a）合金基体（1）的前处理；（b）采用超音速火焰喷涂在合金基体（1）表面制备过渡层（2）；（c）采用等离子喷涂在过渡层（2）表面制备陶瓷层（3）；（d）采用聚合物封孔剂（4）对陶瓷层（3）表面进行封孔、并在聚合物封孔剂（4）固化后对封孔的陶瓷层（3）表面进行喷丸处理；（e）采用超音速火焰喷涂在喷丸处理后的陶瓷层（3）表面制备面层（6）；（f）绝缘涂层的后处理。2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述合金基体（1）为不锈钢、铝合金、铜合金、钛合金中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述合金基体（1）的前处理具体为：对合金基体（1）先进行除油除锈，再进行喷砂粗化处理。4.根据权利要求1～3任一项所述的一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（b）中超音速火焰喷涂的工艺参数为：喷涂距离为250～350mm，送粉速率为35～80g/min；氧气压强为100～150psi，氧气流量为1600～1800SCFH；丙烷燃料压力为0.6～0.8MPa，丙烷燃气流量为400～500L/min。5.根据权利要求1～3任一项所述的一种耐磨耐蚀绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（c）中等离子喷涂的工艺参数为：功率为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴护林，李忠盛，彭冬，丛大龙，张敏，宋凯强，何庆兵，王旋，白懿心，丁星星，魏子翔，花泽荟，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：