[发明专利]Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法

说明书

本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法，对Q235钢基体进行除锈、脱脂、喷砂预处理；通过大气等离子喷涂技术先在基体上制备成分为WC/Ni60‑Al₂O₃的复合涂层，然后浸入含低表面能物质的溶液中修饰一段时间后，放入烘箱干燥，即可得到耐磨疏水WC/Ni60‑Al₂O₃复合涂层。本发明通过大气等离子喷涂所制备的涂层具有优异的耐磨性，较好的防水性能，涂层与基体结合力高，操作方便，实用性较强。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，具体涉及一种Q235钢表面耐磨疏水涂层及其制备方法。

背景技术

Q235钢具有良好的塑性、韧性和切削加工性能，且生产成本低廉，易于实现规模化生产，在石油化工和海洋船舶领域得到了广泛的应用。通过对“荷叶效应”的研究，人们可以制作出疏水表面，并且由此衍生出其在防水、耐腐蚀、船舶减阻等方面的应用。在Q235钢表面制备耐磨疏水涂层不仅可以提高工件耐磨性同时能提高防水、耐腐蚀性能，大大提高了Q235钢在石油化工、船舶等行业的使用寿命。

目前，人工制备疏水涂层的方法越来越多，根据疏水的理论依据，固体表面的疏水性能是由两个因素决定的，一个是其表面粗糙度的大小，另一个是固体表面的表面能，因此就有两种途径来制备疏水表面，一是降低固体原来的表面能，二是增加表面的粗糙度，这两种方法就是在低表面能固体上增加微织构来提高粗糙度和在高的表面能固体上构造微织构再用低表面能的物质去修饰。但是，传统技术制备的疏水涂层存在硬度低、表面耐磨性差等缺点。

发明内容

本发明针对背景技术中的问题提出了一种耐磨疏水WC/Ni60-Al₂O₃复合涂层及其制备方法，来提高Q235钢的耐磨疏水性能，延长其在油气、船舶等方面的使用寿命。

本发明技术方案如下：

耐磨疏水WC/Ni60-Al₂O₃复合涂层在Q235钢基体表面的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)金属基体表面预处理：将基体材料置于溶剂中进行超声波除污清洗并干燥，然后使用喷砂机进行喷砂除锈处理；

所述溶剂为酒精或丙酮。

(2)微纳米结构耐磨涂层的制备：采用大气等离子喷涂技术，以Ni60自熔性合金粉末、WC和Al₂O₃陶瓷粉末为原料在基体表面制备微纳米结构耐磨涂层；

大气等离子喷涂的参数：电流为450～550A，电压为65～75V，Ar₂流量为35～45L/min，H₂流量为6L/min，喷涂距离为80～130mm，送粉量为20～30g/min。

三种粉末按照质量百分比的组成：WC为55％～70％，Ni60为20％～30％，Al₂O₃为5％～15％。

Ni60合金粉末粒径为20～75μm，WC陶瓷粉末粒径为10～30μm，Al₂O₃陶瓷粉末粒径为10～30μm。

混合粉末配置完成后进行湿法球磨进行混合，球料质量比为1.5：1，溶质为乙醇溶液。

湿法球磨法采用行星式球磨机，实验参数为：转速300r/min，时间4h。

涂层的厚度为100～150μm。

(3)涂层表面低表面能材料修饰：将微纳米结构耐磨涂层浸入低表面能物质溶液中，在60℃温度下浸泡2h，酒精冲洗，烘干，得到耐磨疏水WC/Ni60-Al₂O₃涂层。