CN114262862A - Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法 - Google Patents

Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114262862A
CN114262862A CN202111640632.0A CN202111640632A CN114262862A CN 114262862 A CN114262862 A CN 114262862A CN 202111640632 A CN202111640632 A CN 202111640632A CN 114262862 A CN114262862 A CN 114262862A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wear
coating
resistant
sand blasting
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111640632.0A
Other languages
English (en)
Inventor
魏坤霞
田宇鹏
魏伟
杜庆柏
安旭龙
汪丹丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN202111640632.0A priority Critical patent/CN114262862A/zh
Publication of CN114262862A publication Critical patent/CN114262862A/zh
Priority to PCT/CN2022/096101 priority patent/WO2023123858A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/36—Successively applying liquids or other fluent materials, e.g. without intermediate treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06—Metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/10—Oxides, borides, carbides, nitrides or silicides; Mixtures thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/129—Flame spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • C23C4/134—Plasma spraying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/18—After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)

Abstract

本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法，对Q235钢基体进行除锈、脱脂、喷砂预处理；通过大气等离子喷涂技术先在基体上制备成分为WC/Ni60‑Al2O3的复合涂层，然后浸入含低表面能物质的溶液中修饰一段时间后，放入烘箱干燥，即可得到耐磨疏水WC/Ni60‑Al2O3复合涂层。本发明通过大气等离子喷涂所制备的涂层具有优异的耐磨性，较好的防水性能，涂层与基体结合力高，操作方便，实用性较强。

Description

Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法。
背景技术
Q235钢具有良好的塑性、韧性和切削加工性能，且生产成本低廉，易于实现规模化生产，在石油化工和海洋船舶领域得到了广泛的应用。通过对“荷叶效应”的研究，人们可以制作出疏水表面，并且由此衍生出其在防水、耐腐蚀、船舶减阻等方面的应用。在Q235钢表面制备耐磨疏水涂层不仅可以提高工件耐磨性同时能提高防水、耐腐蚀性能，大大提高了Q235钢在石油化工、船舶等行业的使用寿命。
目前，人工制备疏水涂层的方法越来越多，根据疏水的理论依据，固体表面的疏水性能是由两个因素决定的，一个是其表面粗糙度的大小，另一个是固体表面的表面能，因此就有两种途径来制备疏水表面，一是降低固体原来的表面能，二是增加表面的粗糙度，这两种方法就是在低表面能固体上增加微织构来提高粗糙度和在高的表面能固体上构造微织构再用低表面能的物质去修饰。但是，传统技术制备的疏水涂层存在硬度低、表面耐磨性差等缺点。
发明内容
本发明针对背景技术中的问题提出了一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层及其制备方法，来提高Q235钢的耐磨疏水性能，延长其在油气、船舶等方面的使用寿命。
本发明技术方案如下：
耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层在Q235钢基体表面的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)金属基体表面预处理：将基体材料置于溶剂中进行超声波除污清洗并干燥，然后使用喷砂机进行喷砂除锈处理；
所述溶剂为酒精或丙酮。
(2)微纳米结构耐磨涂层的制备：采用大气等离子喷涂技术，以Ni60自熔性合金粉末、WC和Al2O3陶瓷粉末为原料在基体表面制备微纳米结构耐磨涂层；
大气等离子喷涂的参数：电流为450～550A，电压为65～75V，Ar2流量为35～45L/min，H2流量为6L/min，喷涂距离为80～130mm，送粉量为20～30g/min。
三种粉末按照质量百分比的组成：WC为55％～70％，Ni60为20％～30％，Al2O3为5％～15％。
Ni60合金粉末粒径为20～75μm，WC陶瓷粉末粒径为10～30μm，Al2O3陶瓷粉末粒径为10～30μm。
混合粉末配置完成后进行湿法球磨进行混合，球料质量比为1.5：1，溶质为乙醇溶液。
湿法球磨法采用行星式球磨机，实验参数为：转速300r/min，时间4h。
涂层的厚度为100～150μm。
(3)涂层表面低表面能材料修饰：将微纳米结构耐磨涂层浸入低表面能物质溶液中，在60℃温度下浸泡2h，酒精冲洗，烘干，得到耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3涂层。
低表面能物质溶液为全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷的乙醇溶液，溶液的质量浓度为2％～5％。
本发明采用大气等离子喷涂技术构建微纳米结构耐磨粗糙表面，WC是制造硬质合金的主要材料，是六方非对称中心结构，晶胞中W原子组成八面体结构，并与所填充的C原子之间形成共价键，这种结构赋予WC硬质合金耐磨性好、硬度高等优异的物理性能。Ni60是高硬度的NiCrBSi粉末，涂层具有硬度高、耐蚀、耐磨等特点，Ni60热膨胀系数与金属基体接近，更有利于提高涂层与基体之间的结合力。Al2O3陶瓷材料硬度高、化学稳定性好、且资源丰富，制成Al2O3涂层耐磨系数低，是耐磨涂层材料的首选。
在喷涂过程中，由于Al2O3颗粒的密度较小，所以其比重也较小，经过焰流加速到达基体时的能量较小，在涂层表面沉积时不能获得足够的撞击能量，从而未能产生较大的变形量，故其表面的Al2O3颗粒容易形成圆形或椭球形结构。当喷涂电流较大，且氩气流量也较大，使得等离子焰流的温度更高，流速更快，粉末在焰流中能够较充分的熔融并且能分散开来，所以粉末在基体上沉积时分布更均匀更连续，同时也使得更多熔融的WC/Ni60粉末被气体分散成细小颗粒而粘附于Al2O3颗粒表面而形成了更多的微纳米级二元小乳突结构这种微纳米结构能够有效提高涂层的疏水性能。
本发明有益效果：
大气等离子喷涂技术沉积效率高，易于控制且成本较低，是一种广泛应用的表面工程技术。WC/Ni60复合涂层中加入Al2O3陶瓷粉末，有利于形成更多的微纳米级二元小乳突结构，这种微纳米结构能够有效提高涂层的疏水性能。
附图说明：
图1为实施例6中大气等离子喷涂制备的微纳米结构耐磨涂层表面扫描电子照片。
图2为实施例6中耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3涂层经过低表面能材料修饰的接触角测试结果，静态接触角为154.5°。
图3为实施例6中耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3涂层的耐磨性能表征结果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但不限于。
实施例1
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取200g粉末，其中，WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为66.5％、28.5％、5.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流500A，电压70V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为821HV0.1，结合强度为52MPa，表面静态接触角为142.4°，摩擦磨损率为9.97×10-5mm3/(N·m)。
实施例2
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为66.5％、28.5％、5.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为880HV0.1，结合强度为56MPa，表面静态接触角为148.3°，摩擦磨损率为8.65×10-5mm3/(N·m)。
实施例3
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为66.5％、28.5％、5.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流450A，电压75V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为833HV0.1，结合强度为51MPa，表面静态接触角为137.8°，摩擦磨损率为11.32×10-5mm3/(N·m)。
实施例4
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为63.0％、27.0％、10.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡0.5h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为894HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为128.5°，摩擦磨损率为7.63×10-5mm3/(N·m)。
实施例5
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为63.0％、27.0％、10.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡1h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为894HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为142.6°，摩擦磨损率为7.63×10-5mm3/(N·m)。
实施例6
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为63.0％、27.0％、10.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为894HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为154.5°，摩擦磨损率为7.63×10-5mm3/(N·m)。
实施例7
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为63.0％、27.0％、10.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.65ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.35ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为894HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为146.1°，摩擦磨损率为7.63×10-5mm3/(N·m)。
实施例8
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为63.0％、27.0％、10.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.8ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.2ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为894HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为134.5°，摩擦磨损率为7.63×10-5mm3/(N·m)。
实施例9
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为59.5％、25.5％、15.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为862HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为147.4°，摩擦磨损率为8.08×10-5mm3/(N·m)。
对比实施例1
一种耐磨疏水WC/Ni60复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取200g粉末，其中WC、Ni60两种粉末质量分数分别为70.0％、30.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷作为修饰剂，在99.5ml的酒精溶液(分析纯AR)中滴入0.5ml的修饰剂，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为883HV0.1，结合强度为58MPa，表面静态接触角为140.2°，摩擦磨损率为8.34×10-5mm3/(N·m)。
对比实施例2
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为63.0％、27.0％、10.0％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为894HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为75.0°，摩擦磨损率为7.63×10-5mm3/(N·m)。
对比实施例3
一种耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)量取200g粉末，其中WC、Ni60、Al2O3三种粉末质量分数分别为63.0％、27.0％、10％，放入球磨罐中，复合粉末和二氧化锆陶瓷球的质量比为1:1.5，湿磨介质为无水乙醇，行星球磨机转速为300r/min，球磨时间4h。
2)将湿磨混合后的复合浆液和陶瓷磨球分离，浆液在50℃下干燥12h之后作为喷涂用复合粉末。
3)用酒精或丙酮对Q235钢基体进行超声清洗20min，然后通过喷砂机用46#白刚玉砂对基体表面进行喷砂粗化处理，喷砂压力0.7MPa，喷砂角度为45°。
4)采用大气等离子喷涂设备在经过喷砂处理的基体表面喷涂。喷涂过程中主气为氩气，辅气为氢气，主要工艺参数为：电流550A，电压65V，喷涂距离100mm，主气流量40L/min，送粉量为30g/min，喷涂结束后试样在室温下冷却。
5)使用SiO2丙酮溶液作为修饰剂，在100ml的丙酮溶液(分析纯AR)中加入1g疏水性气相SiO2颗粒，使用磁力搅拌器搅拌20min，配制成修饰液。将涂层放入修饰液中，60℃水浴浸泡2h，用超声波清洗后烘干。
该条件下所测得的性能结果：显微硬度为894HV0.1，结合强度为57MPa，表面静态接触角为128.5°，摩擦磨损率为7.63×10-5mm3/(N·m)。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种Q235钢表面耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法步骤如下：
(1)金属基体表面预处理：将基体材料置于溶剂中进行超声波除污清洗并干燥，然后使用喷砂机进行喷砂除锈处理；
(2)微纳米结构耐磨涂层的制备：采用大气等离子喷涂技术，以Ni60、WC和Al2O3混合粉末为原料在基体表面制备微纳米结构耐磨涂层；
(3)涂层表面低表面能修饰：将微纳米结构耐磨涂层浸入低表面能物质溶液中，在60℃温度下浸泡2h，酒精冲洗，烘干，得到耐磨疏水WC/Ni60-Al2O3涂层。
2.根据权利要求1所述的耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂为酒精或丙酮。
3.根据权利要求1所述的耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，大气等离子喷涂的参数为：电流450～550A，电压65～75V，Ar2流量35～45L/min，H2流量6L/min，喷涂距离80～130mm，送粉量20～30g/min。
4.根据权利要求1所述的耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述混合粉末按照质量百分比的组成为：WC 55％～70％，Ni60 20％～30％，Al2O35％～15％；涂层的厚度为100～150μm。
5.根据权利要求4所述的耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，Ni60合金粉末粒径为20～75μm，WC陶瓷粉末粒径为10～30μm，Al2O3陶瓷粉末粒径为10～30μm。
6.根据权利要求1所述的耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述混合粉末需进行湿法球磨进行混合，球料质量比为1.5：1，溶质为乙醇溶液。
7.根据权利要求6所述的耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，湿法球磨法采用行星式球磨机，实验参数为：转速300r/min，时间4h。
8.根据权利要求1所述的耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述低表面能物质溶液为全(十七)氟癸基三甲氧基硅烷的乙醇溶液，溶液的质量浓度为2％～5％。
9.根据权利要求1所述方法制备的耐磨疏水涂层。
CN202111640632.0A 2021-12-29 2021-12-29 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法 Pending CN114262862A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111640632.0A CN114262862A (zh) 2021-12-29 2021-12-29 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法
PCT/CN2022/096101 WO2023123858A1 (zh) 2021-12-29 2022-05-31 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111640632.0A CN114262862A (zh) 2021-12-29 2021-12-29 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114262862A true CN114262862A (zh) 2022-04-01

Family

ID=80831394

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111640632.0A Pending CN114262862A (zh) 2021-12-29 2021-12-29 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114262862A (zh)
WO (1) WO2023123858A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115976453A (zh) * 2023-01-03 2023-04-18 山东理工大学 一种抗垢耐蚀涂层及其制备方法和应用
WO2023123858A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 常州大学 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117265452B (zh) * 2023-11-22 2024-02-06 北京理工大学 一种水冷铜坩埚热屏蔽复合涂层及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090004379A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 General Electric Company Method of preparing wetting-resistant surfaces and articles incorporating the same
CN108468013A (zh) * 2018-06-25 2018-08-31 东莞市华鑫激光科技有限公司 一种耐磨疏水涂层的制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4399248B2 (ja) * 2003-12-25 2010-01-13 株式会社フジミインコーポレーテッド 溶射用粉末
CN104388885A (zh) * 2014-10-30 2015-03-04 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 一种高硬度Ni60A-WC纳米涂层及其制备方法
CN106399894A (zh) * 2016-11-18 2017-02-15 无锡明盛纺织机械有限公司 一种WC‑NiCrBSi梯度复合耐磨涂层的制备方法
CN107299308B (zh) * 2017-06-22 2019-02-05 西南交通大学 一种利用超音速火焰喷涂制备超疏水表面的方法
CN114262862A (zh) * 2021-12-29 2022-04-01 常州大学 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090004379A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 General Electric Company Method of preparing wetting-resistant surfaces and articles incorporating the same
CN108468013A (zh) * 2018-06-25 2018-08-31 东莞市华鑫激光科技有限公司 一种耐磨疏水涂层的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023123858A1 (zh) * 2021-12-29 2023-07-06 常州大学 Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法
CN115976453A (zh) * 2023-01-03 2023-04-18 山东理工大学 一种抗垢耐蚀涂层及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023123858A1 (zh) 2023-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114262862A (zh) Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法
Qiao et al. Relationships between spray parameters, microstructures and ultrasonic cavitation erosion behavior of HVOF sprayed Fe-based amorphous/nanocrystalline coatings
CN105256307B (zh) 镁合金表面耐腐蚀铝基或锌铝基金属涂层的冷喷涂制备方法
El Rayes et al. Erosion-corrosion of cermet coating
CN105316619B (zh) 一种利用热喷涂技术制备耐磨超疏水陶瓷涂层的方法及其产品
CN105624670B (zh) 铝合金构件表面耐磨减摩复合涂层及其制备方法
Xiang et al. Structure and cavitation erosion behavior of HVOF sprayed multi-dimensional WC–10Co4Cr coating
CN107354421B (zh) 一种石墨烯-铜-非晶复合涂层的制备方法
CN108468013A (zh) 一种耐磨疏水涂层的制备方法
CN109778105A (zh) 一种非晶复合涂层及其制备方法
CN110438487A (zh) 一种微纳米颗粒增强耐磨损耐腐蚀激光熔覆层及其制备方法
CN103953772B (zh) 碳化钨氮化铬复合涂层的超硬耐磨阀门
CN107937856B (zh) 一种耐磨疏水涂层的制备方法
CN112626443A (zh) 一种耐磨防腐涂层及其制备方法
CN109023365A (zh) 一种唇型油封旋转轴耐磨减摩复合涂层及其制备方法
CN107299310A (zh) 一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法
CN105483432B (zh) 一种钛合金耐磨层及其制备方法
Gautam et al. Microstructure and wear behavior of single layer (CrN) and multilayered (SiN/CrN) coatings on particulate filled aluminum alloy composites
CN105200364A (zh) 一种生成陶瓷涂层的方法
CN112626442A (zh) 一种耐高温氧化、耐腐蚀的涂层及其制备方法
CN113005388A (zh) 超疏水耐蚀防污铝基非晶涂层及其制备方法
Singh et al. Comparative Analysis on Reinforcement of Potential Additives in WOKA Cermet HVOF Coating Subjected to Slurry Erosion in Ash Conditions.
CN107245688B (zh) 防腐耐磨TiCN复合涂层及其喷涂方法及防腐耐磨抽油机光杆
CN109182946B (zh) 一种用于水利液压启闭机活塞杆的耐磨耐蚀耐中高温涂层的组合物、涂层及其制备方法
CN114632949B (zh) 一种增材制造金属零件表面防腐防污复合处理方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination