CN102191500A - 一种防止海洋生物污损的复合涂层及其喷涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止海洋生物污损的复合涂层及其喷涂方法，采用超音速火焰喷涂和冷喷涂技术，在金属基体上制备过渡层、绝缘涂层和防污涂层，达到防腐防污的目的；该喷涂方法主要包括以下步骤：（1）金属基体表面预处理；（2）超音速火焰喷涂；（3）冷喷涂。本方法在金属基体表面上制备绝缘陶瓷涂层和纯铜涂层，将二者的防腐性能和防污性能有机结合起来形成高性能的复合涂层；该方法使用超音速火焰喷涂，制备的过渡层和绝缘层，与基体有较强的结合力，采用冷喷涂技术时紫铜不被氧化，能确保紫铜的防污效果，设计的过渡层、绝缘层和防污功能层的复合涂层，可使防污功能涂层与金属基体间电绝缘，充分发挥防污效果。

Description

一种防止海洋生物污损的复合涂层及其喷涂方法

技术领域

本发明涉及一种喷涂方法，具体涉及一种防止海洋生物污损的复合涂层及其喷涂方法，属于喷涂技术领域。

背景技术

在海洋中航行的船舶的水下船体及构件海洋生物污损十分严重，需要定期清洁海洋污损。常用的防污处理方法是涂刷涂料，包括有毒防污涂料、无毒防污涂料、低表面能涂料防污，但采用该方法进行防污处理，其期效短，需要频繁的进行防污处理，造成了人力、物力的浪费。也有采用铜及铜合金的方法防污，铜及铜合金因其自身在海水环境下腐蚀释放出铜离子，常用于船舶结构中防止海洋生物生长，但由于电绝缘措施不力以及材料自身原因而不能起到好的防污效果。

超音速火焰(HVOF)喷涂技术是20世纪80年度出现的一种热喷涂技术，是在其它火焰喷涂技术基础上发展起来的一种实用型技术,已经在工业领域中获得了应用和推广。由超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备的金属陶瓷涂层界面结合强度较其它热喷涂界面高得多,同时由于超音速火焰(HVOF)喷涂技术火焰速度快、温度低、涂层结合强度高，涂层成分不会产生分解，工艺简单方便等优点，特别适合于金属陶瓷的喷涂，使得HVOF技术在金属陶瓷喷涂中获得了广泛的应用。虽然超音速具有一些优点，但是其沉积速度和沉积效率还是相对较低，成本相对较高。

冷喷涂技术，又称为冷气动力学喷涂，是指当具有一定塑性的高速固态粒子与基体碰撞后，经过强烈的塑性变形而沉积形成涂层的方法。该工艺利用粒子温度、速度和大小的综合选择，使得在尽可能低的温度下进行喷涂。在冷喷涂工艺中，粉末粒子在低于其材料熔点的温度下，由超声速气流加速，因而形成涂层的粒子为固态，因此可以避免传统热喷涂方法中的有害影响，如：高温氧化、蒸发、溶解、结晶、残余应力、剥离、气体释放和其它常见问题，均可减到最小甚至消除。与热喷涂技术相比，冷喷涂的粒子没有熔化，涂层对基体的热影响很小，使得涂层与基体的热应力减少，并且冷喷涂层层间应力较低，且主要是压应力，有利于沉积较厚的涂层。

目前海洋中航行的船舶的水下船体及构件海洋生物污损十分严重，采用传统的方法达不到防污处理的目的，而且传统的方法防污期效短，使用超音速火焰喷涂，制备的过渡层和绝缘层，与基体有较强的结合力，结合强度大于35MPa，而采用冷喷涂技术时紫铜不被氧化，能确保紫铜的防污效果，将热喷涂技术和冷喷涂技术合理利用，可以克服传统方法的不足，取得显著的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止海洋生物污损的复合涂层及其喷涂方法，该方法采用超音速火焰喷涂技术和冷喷涂技术对原有构件的结构进行表面处理，达到良好海洋生物防污效果。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的的技术方案是：

一种防止海洋生物污损的复合涂层，该复合涂层由过渡层：80～100μm的镍铬层、180～250μm的氧化铝和氧化钛复合绝缘涂层和800～1000μm的紫铜防污涂层组成，涂层总厚度为1000～1500μm。

本发明的另一个目的是提供一种上述复合涂层的喷涂方法，其技术方案是：

一种防止海洋生物污损的复合涂层的喷涂方法，包括如下步骤：

（1）金属基材表面预处理：采用磨料喷砂，除去构件表面氧化层和其它杂物，达到Sa2.5级以上；

（2）超音速火焰喷涂：采用超音速火焰喷涂方法，在经过喷砂处理的金属基体上喷涂镍铬（Ni-Cr）过渡层，喷涂厚度为80～100μm，然后在过渡层上喷涂氧化铝和氧化钛复合绝缘涂层，喷涂厚度为180～250μm；

（3）冷喷涂：采用冷喷涂方法，在绝缘涂层的表面上喷涂防污涂层紫铜粉末，厚度为800～1000μm。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

（1）使用超音速火焰喷涂，制备的过渡层和绝缘层，与基体有较强的结合力，结合强度大于35MPa。

（2）采用冷喷涂技术时紫铜不被氧化，能确保紫铜的防污效果。

（3）设计的过渡层、绝缘层和防污功能层的复合涂层，可使防污功能涂层卢金属基体间电绝缘，充分发挥防污效果。

（4）应用范围：可用于船舶水下结构的防污，如船体、海底格栅、螺旋桨等。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1  海底格栅的防污

一种防止海洋生物污损的复合涂层及其喷涂方法，包括如下步骤：

（1）金属基材表面预处理：采用磨料喷砂，除去海底格栅表面氧化层和其它杂物，达到Sa2.5级以上；

（2）超音速火焰喷涂：采用超音速火焰喷涂方法，在经过喷砂处理的金属基体上喷涂镍铬（Ni-Cr）过渡层，喷涂厚度为80μm，然后在过渡层上喷涂氧化铝和氧化钛复合绝缘涂层，喷涂厚度为250μm；

（3）冷喷涂：采用冷喷涂方法，在绝缘涂层的表面上喷涂紫铜粉末，厚度为800μm。

实施例2  螺旋桨的防污

一种防止海洋生物污损的复合涂层的喷涂方法，包括如下步骤：

（1）金属基材表面预处理：采用磨料（如铜矿砂）喷砂，除去螺旋桨表面氧化层和其它杂物，达到Sa2.5级以上；

（2）超音速火焰喷涂：采用超音速火焰喷涂方法，在经过喷砂处理的金属基体上喷涂镍铬（Ni-Cr）过渡层，喷涂厚度为100μm，然后在过渡层上喷涂氧化铝和氧化钛复合绝缘涂层，喷涂厚度为180μm；

（3）冷喷涂：采用冷喷涂方法，在绝缘涂层的表面上喷涂防污涂层纯紫铜粉末，厚度为1000μm。

实施例3  水下船体防污

一种防止海洋生物污损的复合涂层的喷涂方法，包括如下步骤：

（1）金属基材表面预处理：采用磨料喷砂，除去水下船体钢板表面氧化层和其它杂物，达到Sa2.5级以上；

（2）超音速火焰喷涂：采用超音速火焰喷涂方法，在经过喷砂处理的金属基体上喷涂镍铬Ni-Cr过渡层，喷涂厚度为90μm，然后在过渡层上喷涂氧化铝和氧化钛复合绝缘涂层，喷涂厚度为200μm；

（3）冷喷涂：采用冷喷涂方法，在绝缘涂层的表面上喷涂防污涂层纯紫铜粉末，厚度为900μm。

Claims (2)

1.一种防止海洋生物污损的复合涂层，其特征在于该复合涂层由80～100μm的镍－铬Ni-Cr过渡层、180～250μm的氧化铝和氧化钛复合绝缘涂层和800～1000μm的紫铜防污涂层组成，涂层总厚度为1000～1500μm。

2.一种防止海洋生物污损的复合涂层的喷涂方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）金属基材表面预处理：采用磨料喷砂，除去构件表面氧化层和其它杂物，达到Sa2.5级以上；

（2）超音速火焰喷涂：采用超音速火焰喷涂方法，在经过喷砂处理的金属基体上喷涂镍铬Ni-Cr过渡层，喷涂厚度为80～100μm，然后在过渡层上喷涂氧化铝和氧化钛复合绝缘涂层，喷涂厚度为180～250μm；

（3）冷喷涂：采用冷喷涂方法，在绝缘涂层的表面上喷涂防污涂层紫铜粉末，厚度为800～1000μm。