[发明专利]一种用于制备耐蚀防污自润滑功能涂层的粉芯丝材及涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种用于制备耐蚀防污自润滑功能涂层的粉芯丝材，新型耐蚀防污自润滑粉芯丝材由金属丝材包覆耐蚀金属材料、纳米防污材料和自润滑减磨材料组成的混合材料制备而成。本发明还公开了以所述的耐蚀防污自润滑功能粉芯丝材为原料制备耐蚀防污自润滑功能涂层的方法，(1)将基体材料进行预处理；(2)采用热喷涂技术，将上述粉芯丝材喷涂在预处理的基体材料表面，得到耐蚀防污自润滑功能涂层，该涂层具有极佳抗腐蚀性、自润滑减磨性及防污性能，在海洋装备耐蚀、耐磨兼具防污、抗玷污等表面防护领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于材料加工工程中的热喷涂领域，具体涉及一种用于制备耐蚀防污自润滑功能涂层的粉芯丝材及涂层制备方法。

背景技术

随着我国海洋产业的发展，其需求进一步扩大，尤其是以海洋工程、船舶制造为代表的海工装备需求快速发展，与之相对应的是对海工装备防腐及其他功能需求日益增大，性能要求也进一步提高。如何利用新工艺，提高海工装备性能，如何降低海水对钢结构、船体的侵蚀，如何减少海洋生物贴附引起的生物污损等问题，实现海工装备的节能减排、降能增效、延长使用寿命等需求，是行业亟待思考并解决的问题。

海水是一种强电介质溶液，再加上冻融、海雾、台风、暴雨、工业排放物等多重腐蚀环境的综合作用，造成了海洋腐蚀现象。据测算，在我国被海洋浸泡的钢铁中，每1秒钟就有1.5吨钢铁被腐蚀；加之，海水中夹杂着泥沙等颗粒，在潮汐、行船等过程中，加速了钢材的磨损消耗。此外，海洋环境中生长着大量的海洋生物，包括动物、植物和微生物3大类，其中，一部分海洋生物喜欢附着在船舶等结构物上，被称之为污损生物，海洋中有约4000种污损生物；在适宜的生长条件下，海洋污损生物和微生物吸附在船底和海洋设施平台生长繁殖，并加速金属材料的腐蚀。据调查，我国因腐蚀和污损造成的经济损失约占国民生产总值的4％。因此，针对海洋钢结构、船舶制造业，发展一种耐蚀兼具良好耐磨/减磨及防污功能的涂层材料具有十分重要的现实意义和经济价值。

热喷涂是一种常用的材料表面处理技术，目前，国内外利用热喷涂工艺在提高海洋钢结构、船舶制造业的耐蚀、耐磨等方面已经采取了一系列措施，广泛使用的工艺方法有：超音速火焰喷涂、火焰喷涂、爆炸火焰喷涂、超音速电弧喷涂等。

上述热喷涂表面处理方法有各自特点，不同方式可被用来适应不同的金属材料表面性能要求，但在使用的过程中也存在一些局限性，例如，采用超音速火焰喷涂WC基(WC-12Co、WC-Co-Cr等)、HastelloyC镍基等材料，用于船舶钢结构表面耐磨耐蚀涂层的设计，设备费用过高，原料价格贵。目前，电弧喷涂Al，Zn或Al/Zn加封孔的复合保护涂层在海洋钢结构、船舶制造业中应用最为广泛。但在实际应用中常受水流及水中夹带的泥沙等磨粒对涂层产生磨损，极大地破坏耐蚀涂层，最终导致涂层失效。同时海洋生物的贴附，引起严重的海洋生物污损问题，加速材料的腐蚀或者涂层的失效，最终导致海工装备性能大幅下降、寿命严重缩短。因此，需要一种低成本、高效、耐蚀耐磨/减磨兼具防污功能的防护涂层及其表面处理技术。

发明内容

本发明提供了一种新型耐蚀防污自润滑功能粉芯丝材，并利用热喷涂技术制备得到耐蚀防污自润滑功能涂层，以提高海工装备金属材料在海水、海洋污损生物和微生物、冻融、海雾、台风、暴雨、工业排放物等多重腐蚀环境下的抗腐蚀能力。

一种耐蚀防污自润滑功能粉芯丝材，包括粉芯材料和包覆所述粉芯材料的金属丝材；所述的粉芯材料由耐蚀金属材料、纳米防污材料和自润滑减磨材料混合得到；

所述的耐蚀金属材料选自金属铝、镍、铬或任意两种金属的合金中的至少一种；

所述的纳米防污材料选自纳米铜、纳米氧化锌中的至少一种；

所述的自润滑减磨材料选自纳米碳管、碳纤维、石墨粉、二硫化钼中的至少一种；

所述的金属丝材为金属带材，选自纯镍带材、镍合金带材、不锈钢带材、铝带材或铝合金带材。