CN114656814A - 一种耐磨涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐磨涂层及其制备方法，属于功能涂层技术领域。本发明的耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：将WC粉末和Co粉末混合后球磨；将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面，得到WC‑Co涂层；将树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料混合得到涂料；将涂料涂覆至WC‑Co涂层表面，固化后即制备得到耐磨涂层。本发明通过将WC粉末和Co粉末混合后球磨，然后喷涂至基材表面得到硬质合金WC‑Co涂层；再将涂料涂覆至硬质合金WC‑Co涂层表面，涂料能够渗透硬质合金WC‑Co涂层进而提高其致密度，而且多余的涂料能够在硬质合金WC‑Co涂层表面形成一层防粘耐磨有机涂层，有效降低其摩擦系数，并防止金属杂质的污染。

Description

一种耐磨涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及功能涂层技术领域，尤其涉及一种耐磨涂层及其制备方法。
背景技术
在工业生产中所用的生产设备主要材质为不锈钢，在使用中，容易受到各种粉末和溶液的强烈磨损，发生剥落，进而在生产的材料中引入金属杂质，大幅降低最终产品的使用性能，并缩短了设备的使用寿命。例如，锂电池材料生产中，设备受到锰酸锂、磷酸铁锂等各种粉末和溶液的强烈磨损，发生剥落，进而在锂电池材料中引入金属杂质，大幅降低锂电池材料的使用性能，并缩短了设备的使用寿命。
因此需要在生产设备表面制备耐磨涂层以增加其耐磨性，然后目前的耐磨涂层的耐磨性有限，不满足使用要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种耐磨涂层及其制备方法，以解决或部分解决现有技术中存在的问题。
第一方面，本发明提供了一种耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：
将WC粉末和Co粉末混合后球磨；
将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面，得到WC-Co涂层；
将树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料混合得到涂料；
将涂料涂覆至WC-Co涂层表面，固化后即制备得到耐磨涂层。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，所述树脂包括环氧树脂或聚氨酯。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，所述无机耐磨材料包括Al2O3、ZrO2、SiC中的至少一种。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，将WC粉末和Co粉末混合后球磨至粒径均为70~120μm。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，采用等离子喷涂设备将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面，其中，等离子喷涂设备的喷涂功率为35~40kW。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，将涂料涂覆至WC-Co涂层表面并振动1~2h，然后固化即制备得到耐磨涂层。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，所述流平剂包括丁基纤维素、聚丙烯酸、羧甲基纤维素中的至少一种；
所述消泡剂包括二甲基硅油、乳化硅油、乙醇中的至少一种；
所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种；
所述固化剂包括乙烯基三胺、二氨基二苯基甲烷中的至少一种。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，所述树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料的质量比为(40~80) :( 5~15) :( 5~15) :( 5~15) :( 10~20) :(10~40)；
所述WC粉末和Co粉末的质量比为(88~92) :( 8~12)。
优选的是，所述的耐磨涂层的制备方法，将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面之前还包括对所述基材进行喷砂处理；所述基材包括不锈钢基材，所述无机耐磨材料的粒径为50~100μm。
第二方面，本发明还提供了一种耐磨涂层，采用所述的制备方法制备得到。
本发明的一种耐磨涂层的制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
本发明的耐磨涂层的制备方法，通过将WC粉末和Co粉末混合后球磨，然后喷涂至基材表面得到硬质合金WC-Co涂层；再将涂料涂覆至硬质合金WC-Co涂层表面，涂料能够渗透硬质合金WC-Co涂层进而提高其致密度，而且多余的涂料能够在硬质合金WC-Co涂层表面形成一层防粘耐磨有机涂层，有效降低其摩擦系数，并防止金属杂质的污染。本发明的耐磨涂层可应用于锂离子材料的生产设备中及其它对耐磨性和金属杂质污染要求较高的领域。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将WC粉末和Co粉末混合后球磨；
S2、球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面，得到WC-Co涂层；
S3、将树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料混合得到涂料；
S4、将涂料涂覆至WC-Co涂层表面，固化后即制备得到耐磨涂层。
需要说明的是，本申请的耐磨涂层的制备方法，通过将WC粉末和Co粉末混合后球磨，然后喷涂至基材表面得到硬质合金WC-Co涂层；再将涂料涂覆至硬质合金WC-Co涂层表面，涂料能够渗透硬质合金WC-Co涂层进而提高其致密度，而且多余的涂料能够在硬质合金WC-Co涂层表面形成一层防粘耐磨有机涂层，有效降低其摩擦系数，并防止金属杂质的污染。
在一些实施例中，树脂包括环氧树脂或聚氨酯。
在一些实施例中，无机耐磨材料包括Al2O3、ZrO2、SiC中的至少一种。
具体的，涂料包括环氧树脂或聚氨酯、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料；其中，环氧树脂或聚氨酯作为高分子材料主体，偶联剂对高分子材料和无机耐磨材料进行复合，加强两者之间的结合强度，进而增强涂料的耐磨性能；涂料中添加无机耐磨材料，既能够大幅提高涂料的硬度和耐磨性，又能够防止涂料的流挂，同时还能保证涂料的流动性和易施工性。
在一些实施例中，将WC粉末和Co粉末混合后球磨至粒径均为70~120μm。WC粉末和Co粉末的粒径为70~120μm，显著大于常规的热喷涂粉末粒度，这样通过等离子喷涂设备经过喷涂制备得到的WC-Co涂层的多孔涂层，为后续的涂料渗透提供环境。
在一些实施例中，无机耐磨材料的粒径为50~100μm。
在一些实施例中，采用等离子喷涂设备将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面，其中，等离子喷涂设备的喷涂功率为35~40kW。
在一些实施例中，将涂料涂覆至WC-Co涂层表面并振动1~2h，然后固化即制备得到耐磨涂层。
具体的，涂料涂覆至WC-Co涂层表面后，再使用超声波振动器对基材进行振动，这样能够大幅提高涂料对WC-Co涂层的渗透性，进而提高涂层的致密度。
在一些实施例中，流平剂包括丁基纤维素、聚丙烯酸、羧甲基纤维素等。
消泡剂包括二甲基硅油、乳化硅油、乙醇等。
偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。
固化剂包括；乙烯基三胺、二氨基二苯基甲烷等。
在一些实施例中，树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料的质量比为(40~80) :( 5~15) :( 5~15) :( 5~15) :( 10~20) :( 10~40)。
在一些实施例中，WC粉末和Co粉末的质量比为(88~92) :( 8~12)。
在一些实施例中，将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面之前还包括对所述基材进行喷砂处理；基材包括不锈钢基材。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种耐磨涂层，采用上述的制备方法制备得到。
本申请利用硬质合金WC-Co涂层的高硬度和耐磨性，以及涂料的的流动性、渗透性、防粘性，两者进行有机结合，形成高致密度、高耐磨性、表面防粘、无金属杂质污染的涂层，可以大幅提高基材的使用寿命；本申请的耐磨涂层既能大幅提高锂电池领域不锈钢材质设备的耐磨性和使用寿命，又能防止金属杂质污染，同时表面具有一定的防粘性。本申请的耐磨涂层可应用于锂离子材料的生产设备中及其它对耐磨性和金属杂质污染要求较高的领域。
以下进一步以具体实施例说明本申请的耐磨涂层的制备方法。
实施例1
本申请实施例提供了一种耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将WC粉末和Co粉末混合后通过高能球磨机进行球磨，球磨机转速为100rpm，球磨时间为10h，球磨后WC粉末和Co粉末的粒径均为70~120μm；WC粉末和Co粉末质量比为88:12；
S2、将不锈钢基材进行喷砂处理；
S3、利用等离子喷涂设备将步骤S1中球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至经过步骤S2中喷砂处理后的不锈钢基材表面制备得到WC-Co涂层，喷涂功率为35kW；
S4、将环氧树脂、丁基纤维素、二甲基硅油、硅烷偶联剂、乙烯基三胺以及Al2O3粉末混合得到涂料；环氧树脂、丁基纤维素、二甲基硅油、硅烷偶联剂、乙烯基三胺以及Al2O3粉末的质量比为60:5:5:5:15:10，Al2O3粉末的粒径为50~100μm；
S5、将涂料涂覆至WC-Co涂层表面，并利用超声波振动器对不锈钢基材进行振动并持续1h，然后固化48h以上，即制备得到耐磨涂层。
实施例2
本申请实施例提供了一种耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将WC粉末和Co粉末混合后通过高能球磨机进行球磨，球磨机转速为100rpm，球磨时间为10h，球磨后WC粉末和Co粉末的粒径均为70~120μm；WC粉末和Co粉末质量比为92:8；
S2、将不锈钢基材进行喷砂处理；
S3、利用等离子喷涂设备将步骤S1中球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至经过步骤S2中喷砂处理后的不锈钢基材表面制备得到WC-Co涂层，喷涂功率为40kW；
S4、将环氧树脂、丁基纤维素、二甲基硅油、硅烷偶联剂、乙烯基三胺以及ZrO2粉末混合得到涂料；环氧树脂、丁基纤维素、二甲基硅油、硅烷偶联剂、乙烯基三胺以及ZrO2粉末的质量比为60:5:5:5:15:10，ZrO2粉末的粒径为50~100μm；
S5、将涂料涂覆至WC-Co涂层表面，并利用超声波振动器对不锈钢基材进行振动并持续1h，然后固化48h以上，即制备得到耐磨涂层。
实施例3
本申请实施例提供了一种耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1、将WC粉末和Co粉末混合后通过高能球磨机进行球磨，球磨机转速为100rpm，球磨时间为10h，球磨后WC粉末和Co粉末的粒径均为70~120μm；WC粉末和Co粉末质量比为90:10；
S2、将不锈钢基材进行喷砂处理；
S3、利用等离子喷涂设备将步骤S1中球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至经过步骤S2中喷砂处理后的不锈钢基材表面制备得到WC-Co涂层，喷涂功率为40kW；
S4、将环氧树脂、丁基纤维素、二甲基硅油、硅烷偶联剂、乙烯基三胺以及ZrO2粉末混合得到涂料；环氧树脂、丁基纤维素、二甲基硅油、硅烷偶联剂、乙烯基三胺以及ZrO2粉末的质量比为40:5:5:5:10:35，ZrO2粉末的粒径为50~100μm；
S5、将涂料涂覆至WC-Co涂层表面，并利用超声波振动器对不锈钢基材进行振动并持续1h，然后固化48h以上，即制备得到耐磨涂层。
上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将WC粉末和Co粉末混合后球磨；
将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面，得到WC-Co涂层；
将树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料混合得到涂料；
将涂料涂覆至WC-Co涂层表面，固化后即制备得到耐磨涂层。
2.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述树脂包括环氧树脂或聚氨酯。
3.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述无机耐磨材料包括Al2O3、ZrO2、SiC中的至少一种。
4.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，将WC粉末和Co粉末混合后球磨至粒径均为70~120μm。
5.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，采用等离子喷涂设备将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面，其中，等离子喷涂设备的喷涂功率为35~40kW。
6.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，将涂料涂覆至WC-Co涂层表面并振动1~2h，然后固化即制备得到耐磨涂层。
7.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述流平剂包括丁基纤维素、聚丙烯酸、羧甲基纤维素中的至少一种；
所述消泡剂包括二甲基硅油、乳化硅油、乙醇中的至少一种；
所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种；
所述固化剂包括乙烯基三胺、二氨基二苯基甲烷中的至少一种。
8.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述树脂、流平剂、消泡剂、偶联剂、固化剂以及无机耐磨材料的质量比为(40~80) :( 5~15) :( 5~15) :( 5~15) :(10~20) :( 10~40)；
所述WC粉末和Co粉末的质量比为(88~92) :( 8~12)。
9.如权利要求1所述的耐磨涂层的制备方法，其特征在于，将球磨后的WC粉末和Co粉末喷涂至基材表面之前还包括对所述基材进行喷砂处理；所述基材包括不锈钢基材，所述无机耐磨材料的粒径为50~100μm。
10.一种耐磨涂层，其特征在于，采用如权利要求1~9任一所述的制备方法制备得到。
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