一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102776466 A (43)申请公布日 2012.11.14 CN 102776466 A *CN102776466A* (21)申请号 201210283654.0 (22)申请日 2012.08.10 C23C 4/12(2006.01) C23C 4/02(2006.01) C23C 4/18(2006.01) (71)申请人 昆山乔锐金属制品有限公司 地址 215313 江苏省苏州市周市镇友谊南路 93 号 10 号房 (72)发明人 蒋泽锋 (74)专利代理机构 苏州广正知识产权代理有限 公司 32234 代理人 刘述生 (54) 发明名称 一种不锈钢为。

2、基材的复合涂层的制备方法 (57) 摘要 本发明公开了一种不锈钢为基材的复合涂层 的制备方法， 该制备方法包括如下步骤 ： a） 基材 前处理， b） 热喷涂中间层， c） 热喷涂表层， d） 复合 涂层后处理。本发明揭示了一种不锈钢为基材的 复合涂层的制备方法， 该制备方法工序安排合理， 实施简便， 成本适中， 制得的复合涂层可有效提高 不锈钢基材的导电、 导热性能以及耐蚀性能， 提高 不锈钢零件的实用性 ； 同时， 复合涂层之间以及 涂层与基体之间的结合强度高， 表面质量优异、 综 合力学性能稳定， 耐用性持久。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (。

3、19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 其特征在于， 该制备方法包括如下步骤 ： a） 基材前处理， b） 热喷涂中间层， c） 热喷涂表层， d） 复合涂层后处理。 2. 根据权利要求 1 所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 其特征在于， 所述的 步骤 a） 中， 基材前处理包括脱脂清洗和喷砂处理 ； 其中， 脱脂剂的主要成分为氢氧化钾， 并 使用有机络合剂作为清洗助剂 ； 喷砂处理的喷砂原料选用颗粒度为 300-400 目左右的石英 砂， 喷砂压力控制在 。

4、0.6MPa 以下。 3. 根据权利要求 1 所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 其特征在于， 所述的 步骤 b） 中， 中间层采用等离子喷涂工艺进行制备， 涂料原料为 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 W 金属微粒中 一种或两种。 4. 根据权利要求 3 所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 其特征在于， 所述的 等离子气体选用Ar气， 喷涂距离控制在80-120mm， 角度为40-45， 等离子喷涂重复实施 2-3 次后， 制得的涂层厚度约为 15-30um。 5. 根据权利要求 1 所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 其特征在于， 所述的 步骤 c） 中， 表层采用电弧喷涂。

5、工艺进行制备， 表层原料选用高纯度的镁条和铝条， 其百分含 量配比为 40%-45% ： 55%-60%。 6. 根据权利要求 5 所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 其特征在于， 所述 的电弧电压控制在 22-26V 左右， 电流为 100-120A， 喷涂距离为 120-140mm， 空气压力为 0.8-1MPa， 成型后的表层厚度约为 20-30um。 7. 根据权利要求 1 所述的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 其特征在于， 所述的 步骤 d） 中， 复合涂层后处理包括打磨、 抛光处理和封孔处理 ； 其中， 打磨、 抛光处理工序采 用喷丸处理， 处理后的表面粗糙度可达到 0.。

6、32um ； 封孔处理中的封孔剂选用空气干燥型酚 醛树脂， 喷涂完毕后， 零件置于烘箱内烘烤 15-20 分钟， 烘箱温度控制在 130 -140。 权 利 要 求 书 CN 102776466 A 2 1/3 页 3 一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种不锈钢为基材的涂层的制备方法， 尤其涉及一种可有效提高不锈 钢基材导电、 导热性能以及耐蚀性能的复合涂层的制备方法， 属于涂层技术领域。 背景技术 0002 不锈钢不易产生腐蚀、 点蚀、 锈蚀或磨损现象， 它是建筑用金属材料中强度最高的 材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性， 所以它能使结构部件永久地保持。

7、工程设计的 完整性。 含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身， 易于部件的加工制造， 可满足建筑师 和结构设计人员的需要。 0003 但是， 不锈钢与普通碳钢相比， 其电阻率约为碳钢的 3-5 倍， 线膨胀系数至少比碳 钢大 40% 以上， 而热导率不足碳钢的 1/3 ； 同时， 不锈钢在海洋环境中使用时仍然会发生腐 蚀现象， 这些性能弊端时常会降低不锈钢零件的使用性能 ； 因此， 人们会在不锈钢零件的外 层涂覆一层其他金属， 以改善其使用性能， 譬如， Cu、 Zn、 Al 等 ； 单一的涂覆某种腐蚀电位较 低的材料， 虽然可以对不锈钢零件起到阴极保护作用， 但是由于受到外部恶劣环境的影响，。

8、 涂层容易产生脱落， 耐用性较差， 同时还会影响不锈钢零件的力学性能， 降低其实用性。 发明内容 0004 针对上述需求， 本发明提供了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 该制备 方法工序安排合理， 制得的复合涂层可有效提高不锈钢基材的导电、 导热性能以及耐蚀性 能， 且涂层与基体的结合强度高， 耐用性持久。 0005 本发明是一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 该制备方法包括如下步骤 ： a） 基材前处理， b） 热喷涂中间层， c） 热喷涂表层， d） 复合涂层后处理。 0006 在本发明一较佳实施例中， 所述的步骤 a） 中， 基材前处理包括脱脂清洗和喷砂处 理 ； 其中， 脱脂。

9、剂的主要成分为氢氧化钾， 并使用有机络合剂作为清洗助剂 ； 喷砂处理的喷 砂原料选用颗粒度为 300-400 目左右的石英砂， 喷砂压力控制在 0.6MPa 以下。 0007 在本发明一较佳实施例中， 所述的步骤 b） 中， 中间层采用等离子喷涂工艺进行制 备， 涂料原料为 Cu、 Ni、 Co、 Mo、 W 金属微粒中一种或两种。 0008 在本发明一较佳实施例中， 所述的等离子气体选用 Ar 气， 喷涂距离控制在 80-120mm， 角度为 40 -45， 等离子喷涂重复实施 2-3 次后， 制得的涂层厚度约为 15-30um。 0009 在本发明一较佳实施例中， 所述的步骤 c） 中， 。

10、表层采用电弧喷涂工艺进行制备， 表 层原料选用高纯度的镁条和铝条， 其百分含量配比为 40%-45% ： 55%-60%。 0010 在本发明一较佳实施例中， 所述的电弧电压控制在 22-26V 左右， 电流为 100-120A， 喷涂距离为 120-140mm， 空气压力为 0.8-1MPa， 成型后的表层厚度约为 20-30um。 0011 在本发明一较佳实施例中， 所述的步骤 d）中， 复合涂层后处理包括打磨、 抛光 处理和封孔处理 ； 其中， 打磨、 抛光处理工序采用喷丸处理， 处理后的表面粗糙度可达到 说 明 书 CN 102776466 A 3 2/3 页 4 0.32um ； 封。

11、孔处理中的封孔剂选用空气干燥型酚醛树脂， 喷涂完毕后， 零件置于烘箱内烘烤 15-20 分钟， 烘箱温度控制在 130 -140。 0012 本发明揭示了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法， 该制备方法工序安排合 理， 实施简便， 成本适中， 制得的复合涂层可有效提高不锈钢基材的导电、 导热性能以及耐 蚀性能， 提高不锈钢零件的实用性 ； 同时， 复合涂层之间以及涂层与基体之间的结合强度 高， 表面质量优异、 综合力学性能稳定， 耐用性持久。 附图说明 0013 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明 ： 图 1 是本发明实施例不锈钢为基材的复合涂层的制备方法的工序步骤图。 具。

12、体实施方式 0014 下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述， 以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解， 从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 0015 图 1 是本发明实施例不锈钢为基材的复合涂层的制备方法的工序步骤图 ； 该制备 方法包括如下步骤 ： a） 基材前处理， b） 热喷涂中间层， c） 热喷涂表层， d） 复合涂层后处理。 0016 实施例 1 本发明提及的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法具体制备过程如下 ： a） 基材前处理， 首先， 将不锈钢毛坯通过轧制工艺制成厚度约为 0.5mm， 宽度 0.8m 的薄 板 ； 然后， 对不锈钢薄板进行脱脂清。

13、洗， 脱脂剂主要成分为氢氧化钾， 并使用有机络合剂作 为清洗助剂， 清洗时温度控制在 25左右， 清洗完毕后清水冲洗并烘干 ； 接着， 对不锈钢薄 板进行喷砂处理， 喷砂原料选用颗粒度为 300 目左右的石英砂， 喷砂压力为 0.5MPa， 主要目 的是消除不锈钢薄板表面的氧化层 ； 最后， 使用清水冲洗并烘干， 备用 ； b） 热喷涂中间层， 中间层采用等离子喷涂工艺进行制备， 本实施例选用 Cu 微粉， 该 金属具有低的电阻率， 良好的弹性模量， 且熔点较低， 易于实施等离子喷涂 ； 该喷涂工艺实 施过程中， Cu 微粉的颗粒度控制在 800 目左右， 等离子气体选用 Ar 气， 喷涂距离。

14、控制在 100mm， 角度为40， Cu微粉以150m/s的速度喷射到不锈钢薄板上并形成膜 ； 上述等离子喷 涂重复实施 3 次后， 可制得厚度约为 30um 的中间层薄膜 ； c） 热喷涂表层， 表层采用电弧喷涂工艺进行制备， 表层原料选用高纯度的镁条和铝条， 镁、 铝条的百分含量配比为 45% ： 55%， 两种金属条中杂质含量均不超过 0.2% ； 该电弧喷涂 工艺实施过程中， 电弧电压控制在 24V 左右， 电流为 100A， 喷涂距离为 120mm， 空气压力为 0.8MPa ； 成型后的表层厚度约为 24um ； d）复合涂层后处理， 复合涂层后处理包括打磨、 抛光处理和封孔处理 。

15、； 其中， 打磨、 抛光处理工序采用喷丸工艺， 喷丸选用颗粒度为 200 目左右的陶瓷丸， 喷丸压力控制在 0.08MPa， 喷丸处理后， 复合涂层表面粗糙度为 0.32um ； 封孔处理中的封孔剂选用空气干燥 型酚醛树脂， 用量为 7.5m2/L， 喷涂时使用甲酮、 芳香烃和无水乙醇作稀释剂 ； 喷涂完毕后， 将零件置于烘箱内烘烤 20 分钟， 固化， 烘箱温度控制在 130。 0017 实施例 2 本发明提及的不锈钢为基材的复合涂层的制备方法具体制备过程如下 ： 说 明 书 CN 102776466 A 4 3/3 页 5 a） 基材前处理， 首先， 将不锈钢毛坯通过轧制工艺制成厚度约为 。

16、0.6mm， 宽度 1m 的薄 板 ； 然后， 对不锈钢薄板进行脱脂清洗， 脱脂剂主要成分为氢氧化钾， 并使用有机络合剂作 为清洗助剂， 清洗时温度控制在 25左右， 清洗完毕后清水冲洗并烘干 ； 接着， 对不锈钢薄 板进行喷砂处理， 喷砂原料选用颗粒度为 400 目左右的石英砂， 喷砂压力为 0.6MPa， 主要目 的是消除不锈钢薄板表面的氧化层 ； 最后， 使用清水冲洗并烘干， 备用 ； b） 热喷涂中间层， 中间层采用等离子喷涂工艺进行制备， 本实施例选用 Co 微粉， 该金 属具有低的电阻率， 良好的弹性模量， 且熔点较低， 易于实施等离子喷涂 ； 该喷涂工艺实施 过程中， Co 微粉。

17、的颗粒度控制在 800 目左右， 等离子气体选用 Ar 气， 喷涂距离控制在 80mm， 角度为40， Co微粉以140m/s的速度喷射到不锈钢薄板上并形成膜 ； 上述等离子喷涂重复 实施 2 次后， 可制得厚度约为 20um 的中间层薄膜 ； c） 热喷涂表层， 表层采用电弧喷涂工艺进行制备， 表层原料选用高纯度的镁条和铝条， 镁、 铝条的百分含量配比为40% ： 60%， 两种金属条中杂质含量均不超过0.2% ； 该电弧喷涂 工艺实施过程中， 电弧电压控制在 26V 左右， 电流为 120A， 喷涂距离为 140mm， 空气压力为 1MPa ； 成型后的表层厚度约为 30um ； d） 复。

18、合涂层后处理， 复合涂层后处理包括打磨、 抛光处理和封孔处理 ； 其中， 打磨、 抛光 处理工序采用喷丸工艺， 喷丸选用颗粒度为 200 目左右的陶瓷丸， 喷丸压力控制在 0.1MPa， 喷丸处理后， 复合涂层表面粗糙度为 0.32um 左右 ； 封孔处理中的封孔剂选用空气干燥型酚 醛树脂， 用量为 7.5m2/L， 喷涂时使用甲酮、 芳香烃和无水乙醇作稀释剂 ； 喷涂完毕后， 将零 件置于烘箱内烘烤 15 分钟， 固化， 烘箱温度控制在 140。 0018 本发明揭示了一种不锈钢为基材的复合涂层的制备方法 ,其特点是 ： 该制备方法 工序安排合理， 实施简便， 成本适中， 制得的复合涂层可有效提高不锈钢基材的导电、 导热 性能以及耐蚀性能， 提高不锈钢零件的实用性 ； 同时， 复合涂层之间以及涂层与基体之间的 结合强度高， 表面质量优异、 综合力学性能稳定， 耐用性持久。 0019 以上所述， 仅为本发明的具体实施方式， 但本发明的保护范围并不局限于此， 任何 熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内， 可不经过创造性劳动想到的变化或 替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此， 本发明的保护范围应该以权利要求书所限 定的保护范围为准。 说 明 书 CN 102776466 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102776466 A 6 。