[发明专利]耐腐蚀抗磨损涂层及其冷喷涂制备方法

说明书

本发明涉及耐腐蚀抗磨损涂层，包括自内而外依次冷喷涂而成的底层、中间层以及面层；所述底层的原料包括以下按重量百分比计的组分：锌2‑4％、镁3‑4％、钼1‑2％、铌1‑1.5％，余量为铝；所述中间层的原料包括以下按重量百分比计的组分：铬50‑60％、铝25‑30％、镍15‑25％；所述面层的原料为碳化硅粉末。耐腐蚀抗磨损涂层的冷喷涂制备方法，包括以下步骤：1)对金属零部件进行预处理；2)采用低压冷喷涂设备，在预处理后的金属零部件表面依次喷涂底层、中间层以及面层的原料。本发明所述涂层在耐腐蚀、抗磨损等方面的性能都有显著的提升，而且强度和硬度高、孔隙率低，有效延长金属零部件的使用寿命。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及耐腐蚀抗磨损涂层及其冷喷涂制备方法。

背景技术

在航空、航天领域，大部分的金属零部件在使用过程中都要经历腐蚀、磨损的考验，直至失效报废。因此，为了延长金属零部件的使用寿命，通常在使用前对金属零部件进行表面处理，以提高其耐腐蚀、抗磨损性能。

金属零部件的表面处理方法有很多，例如化学转化膜、阳极氧化、电镀、热喷涂、激光改性、PVD法等。其中，化学转化膜被广泛用作涂漆底层，但化学转化膜只能减缓腐蚀速度，并不能有效防止腐蚀。阳极氧化可得到一定耐磨损、耐腐蚀的氧化膜，但氧化膜的脆性较大、多孔，难以得到均匀的氧化膜。电镀的镀层与金属零部件表面的结合力差，同时，镀液中常含有重金属离子，对环境造成一定的污染。利用热喷涂在金属零部件的表面沉积金属涂层时，金属零部件表面会发生强烈的反应，使表面被氧化，生产耐腐蚀性很差的氧化膜。利用激光改性处理时，金属零部件易发生氧化、蒸发和产生热应力等问题。PVD法，例如真空蒸发、溅射、离子镀，需要在真空条件下进行，金属零部件受真空室尺寸以及回转空间的限制，即存在设备使用维护成本高、效率低、不适用于大尺寸的金属零部件等问题。

冷喷涂是一种表面喷涂工艺，整个过程金属粒子没有被熔化，利用压缩气体加速金属粒子到临界速度(超音速)，金属粒子撞扁在基体表面并牢固附着。与传统金属喷涂工艺相比，冷喷涂无需熔化金属粒子，不会在基体内部产生热应力，与基体表面的结合强度高；方便控制喷涂面积与厚度，因此喷涂效果好；喷涂温度低，有效避免喷涂过程中金属粒子的氧化及晶粒长大。

目前，冷喷涂的涂层主要以纯铝为主，虽然纯铝的耐腐蚀性较好，但其强度和硬度低，以及抗磨损性较差。因此，冷喷涂的铝涂层难以适用于耐腐蚀、抗磨损性能要求较高的金属零部件，极大的限制了冷喷涂技术的应用范围。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供耐腐蚀抗磨损涂层及其冷喷涂制备方法，解决现有金属零部件的表面处理效果差，尤其是耐腐蚀、抗磨损性能较差，进而严重影响金属零部件的使用寿命。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

耐腐蚀抗磨损涂层，包括自内而外依次冷喷涂而成的底层、中间层以及面层；其中，所述底层的原料包括以下按重量百分比计的组分：锌2-4％、镁3-4％、钼1-2％、铌1-1.5％，余量为铝；所述中间层的原料包括以下按重量百分比计的组分：铬50-60％、铝25-30％、镍15-25％；所述面层的原料为碳化硅粉末。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述底层的原料粒径为20-40μm；所述中间层的原料粒径为10μm以下；所述面层的原料粒径为10-20μm。

进一步，所述底层的厚度＞面层的厚度＞中间层的厚度。

本发明的另一目的是提供耐腐蚀抗磨损涂层的冷喷涂制备方法。

具体的技术方案如下：

耐腐蚀抗磨损涂层的冷喷涂制备方法，包括以下步骤：

1)对金属零部件进行预处理；