CN219136889U - 用于海洋装备的防腐复合涂层及零件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种用于海洋装备的防腐复合涂层、防腐零件，旨在解决海洋装备尤其是深海装备的防腐蚀问题，其技术方案要点是：包括过渡层、分中间层和面层，所述过渡层形成在基体表面，分中间层形成在过渡层远离基体的表面，面层形成在分中间层远离过渡层的表面；所述过渡层为镍基合金层，所述分中间层为碳化铬陶瓷涂层，所述面层为氧化硅陶瓷涂层。本实用新型具有良好的防腐蚀保护效果，适用于海洋环境防腐蚀保护使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及海洋设备技术领域，更具体地说，它涉及一种用于海洋装备的防腐复合涂层，还涉及一种用于海洋装备的零件。
背景技术
在海洋装备中，从浅海到深海都存在腐蚀的问题。腐蚀问题已成为引发装备故障与事故的“头号劲敌”。为了资源开发、海洋环境保护以及维护国家海洋权益的需要，各个国家开展了对深海设备的研究和开发。主要的深海设备有载人潜水器、潜艇、水下管道、鱼雷等，它们在深海特殊环境中的腐蚀状况不同于浅海设备。与浅海环境相比，深海环境中存在着巨大压力以及严重的温度、盐度、溶解氧、pH值、生物污损、金属离子沉积和表面流速等问题，这给深海的研究与开发带来很大的困难，使得海面和浅海中很多成熟的技术都不能在深海中应用。
深海探测器、潜艇等需在黑暗、低温和高压的环境下工作，海洋耐压舱表面除了面临海水的电化学腐蚀、生物化学腐蚀等腐蚀损伤之外，上下运行时受到的海水交变载荷越来越大，基体腐蚀疲劳随之加剧，一旦零件表面失效，很可能发生船毁人亡的惨剧，迫切需要超耐蚀、耐磨、耐疲劳、与基体结合牢固及强韧性涂层。传统的防腐蚀涂层仅通过简单的漆面防护，其表面的致密性和保护性均达不到海洋环境的使用要求，尤其是针对深海环境当中，保护层的结合性能不佳，影响海洋设备的防腐蚀性能。
因此开发适用于新型的深海装备的防腐处理技术，对于深海军事装备、海洋深海经济发展和产业化进程有着重要的战略意义，需要提出一种新的方案来解决这个问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述问题而提供一种用于海洋装备的防腐复合涂层，具有良好的防腐蚀保护效果，适用于海洋环境防腐蚀保护使用。
本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于海洋装备的防腐复合涂层，包括过渡层、分中间层和面层，所述过渡层形成在基体表面，分中间层形成在过渡层远离基体的表面，面层形成在分中间层远离过渡层的表面；所述过渡层为镍基合金层，所述分中间层为碳化铬陶瓷涂层，所述面层为氧化硅陶瓷涂层。
本实用新型进一步设置为，所述复合涂层的孔隙率为0.5-5.0％。
本实用新型进一步设置为，所述复合涂层的硬度值为300-1100HV。
本实用新型进一步设置为，所述过渡层的厚度为20-200μm。
本实用新型进一步设置为，所述过渡层包括若干分过渡层，所述分过渡层层叠形成有2-10层。
本实用新型进一步设置为，所述分中间层的厚度为200-600μm。
本实用新型进一步设置为，所述分中间层包括若干中间子层，所述中间子层层叠形成有10-20层。
本实用新型进一步设置为，所述面层的厚度为200-600μm。
本实用新型进一步设置为，所述面层包括若干分面层，所述分面层层叠形成有10-20层。
本实用新型还提供一种用于海洋装备的零件，包括使用时与海水接触的基体，所述基体的表面具有上述的复合涂层。
综上所述，本实用新型具有以下有益效果：
通过采用三层复合的涂层结构，过渡层能够增加基体和分中间层的结合力，且本身具有良好的抗腐蚀性；分中间层具有耐固体颗粒冲蚀、耐磨耗、抗腐蚀磨损和高温腐蚀性能；面层具有有效防止海洋微生物的侵蚀与附着；三层复合涂层相互结合层叠，形成具有稳定有效的保护层，能够有效起到海洋设备的保护作用。
附图说明
图1为本实用新型一种用于海洋装备的防腐复合涂层的结构示意图；
图2为本实用新型的过渡层的结构示意图；
图3为本实用新型的分中间层的结构示意图；
图4为本实用新型的面层的结构示意图。
附图标记：1、基体；2、过渡层；21、分过渡层；3、分中间层；31、中间子层；4、面层；41、分面层。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。
本实施例公开一种用于海洋装备的防腐复合涂层，如图1所示，包括过渡层2、分中间层3和面层4，过渡层2形成在基体1表面，分中间层3形成在过渡层2远离基体1的表面，面层4形成在分中间层3远离过渡层2的表面，在待保护的基体1的表面形成三层复合涂层，能够对基体1进行防腐保护，使其能够适用于海洋环境。
过渡层2为镍基合金层，分中间层3为碳化铬陶瓷涂层，过渡层2和分中间层3均以超音速喷涂成依次形在基体1表面，采用氧气、煤油为主，氮气为辅气的超音速喷涂设备进行喷涂；面层4为氧化硅陶瓷涂层，以等离子喷涂成形在分中间层3的表面，采用氩气为主，氢气为辅气的等离子喷涂设备进行喷涂。
复合涂层形成后，确保其整体的孔隙率为0.5-5.0％，复合涂层的硬度值为300-1100HV，使其具有致密的保护结构，能够对基体1起到保护，具有良好的耐腐蚀、耐磨性能。并且采用复合喷涂的方式进行成形，各涂层之间的附着强度高，且涂层制备工艺简单，生产效率高。
具体地，过渡层2的镍基合金材料为C276，分中间层3的碳化铬陶瓷材料为Cr3C2，面层4的氧化硅陶瓷材料为TiO2。
C276过渡层2的主要作用：增加分中间层3和基体1的结合力。由于复合氧化物陶瓷涂层和基体1的热膨胀系数不一致，如果复合氧化物陶瓷涂层直接结合在基体1上，在基体1受热时，容易造成陶瓷涂层和基体1之间的热应力过大，从而从基体1表面脱落。过渡层2属于高温合金涂层，热膨胀系数介于分中间层3的陶瓷材料和基体1之间，这样可以有效的吸收基体1的热膨胀，减小之间的热应力，更好地保护涂层的完整性。
Cr3C2分中间层3的主要作用：Cr3C2复合陶瓷涂层具有耐固体颗粒冲蚀、耐磨耗、抗腐蚀磨损和高温腐蚀性能，能够提升复合涂层的整体性能。
TiO2面层4的主要作用：TiO2涂层可有效防止海洋微生物的侵蚀与附着，提升复合涂层的整体防腐蚀性能。
在复合涂层制备过程中，包括如下步骤：
步骤一：对基体1进行检查，清理并进行喷砂处理；
步骤二：对基体1进行预热处理；
步骤三：过渡层2和分中间层3喷涂，采用超音速喷涂设备，在基体1表面喷涂形成过渡层2、分中间层3；面层4喷涂，采用等离子喷涂设备，在分中间层3的表面形成面层4。
具体地，超音速喷涂过程中，通过调节氧气和煤油的流量改变焰流的温度和速度，通过调节载气的气体流量将粉末送至火焰的中心，载气流量为1-10NLPM，送粉量为10-200g/min，喷涂距离为100-300mm。过渡层2和分中间层3均采用多层喷涂，每次喷涂都在远离的表面上形成子涂层，形成层叠的结构，能够确保每次喷涂所得的子涂层能够与原有的表面之间具有更好的结合强度，并且通过多层喷涂能够得到所需厚度的涂层厚度。
如图2、3所示，过渡层2的整体厚度为20-200μm，包括依次层叠喷涂形成的2-10层分过渡层21。分中间层3的整体厚度为200-600μm，包括依次层叠喷涂形成的10-20层中间子层31。
等离子喷涂过程中，通过调节氩气和氢气的流量改变焰流的温度和速度，通过调节载气的气体流量将粉末送至火焰的中心，载气流量为1-10NLPM，送粉量为10-200g/min，喷涂距离为50-200mm。
如图4所示，面层4的整体厚度为200-600μm，包括依次层叠喷涂形成的10-20层分面层41。
在上述说明的复合涂层的整体孔隙率的基础上，可对各层的孔隙率进行进一步优化，过渡层2的具体孔隙率控制在0.5-3.0％为宜；分中间层3的孔隙率控制在0.5-3.0％为宜；面层4的孔隙率控制在0.5-2.0％为宜。
本实施例还公开一种用于海洋装备的零件，包括零件基体1，该零件基体1适用与海洋环境，使用时与海水接触；在基体1的表面具有上述实施例中的复合涂层，并通过上述加工方法喷涂形成在基体1表面。通过在基体1表面形成复合涂层，喷涂后的复合涂层的海水浸泡防腐效果大于6个月。
该复合涂层致密性好，为熔颗粒较少，防腐蚀性能优异，并且具备防海洋微生物侵蚀和附着的性能；且复合涂层的操作简单，易于实施，便于大规模生产。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，包括过渡层(2)、分中间层(3)和面层(4)，所述过渡层(2)形成在基体(1)表面，分中间层(3)形成在过渡层(2)远离基体(1)的表面，面层(4)形成在分中间层(3)远离过渡层(2)的表面；所述过渡层(2)为镍基合金层，所述分中间层(3)为碳化铬陶瓷涂层，所述面层(4)为氧化硅陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述复合涂层的孔隙率为0.5-5.0％。
3.根据权利要求1所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述复合涂层的硬度值为300-1100HV。
4.根据权利要求1所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述过渡层(2)的厚度为20-200μm。
5.根据权利要求4所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述过渡层(2)包括若干分过渡层(21)，所述分过渡层(21)层叠形成有2-10层。
6.根据权利要求1所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述分中间层(3)的厚度为200-600μm。
7.根据权利要求6所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述分中间层(3)包括若干中间子层(31)，所述中间子层(31)层叠形成有10-20层。
8.根据权利要求1所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述面层(4)的厚度为200-600μm。
9.根据权利要求8所述的一种用于海洋装备的防腐复合涂层，其特征在于，所述面层(4)包括若干分面层(41)，所述分面层(41)层叠形成有10-20层。
10.一种用于海洋装备的零件，其特征在于，包括使用时与海水接触的基体(1)，所述基体(1)的表面具有如权利要求1-9任一所述的复合涂层。
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| CN202223180389.1U CN219136889U (zh) | 2022-11-29 | 2022-11-29 | 用于海洋装备的防腐复合涂层及零件 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117142841A (zh) * | 2023-09-06 | 2023-12-01 | 青岛永钊新材料科技有限公司 | 一种抗海生物污损的纳米陶瓷复合涂层及其制备方法 |
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