專利名稱：一種納米復合粉芯絲材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料加工工程中的熱噴涂領(lǐng)域，具體涉及一種納米復合粉芯絲材。本發(fā)明納米復合粉芯絲材主要用于制備沿海及海上各種裝備及港口設(shè)施在海洋氣候條件下的鋼結(jié)構(gòu)防腐防滑防磨涂層。
背景技術(shù)：
由于海洋腐蝕環(huán)境苛刻，海洋環(huán)境中的鋼鐵易與周圍介質(zhì)發(fā)生電化學反應(yīng)而受到嚴重腐蝕。同時，沿海及海上裝備如海上石油平臺甲板、艦船甲板、直升機起落甲板及港口設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)部位，不僅要求有強防腐能力，而且對防滑防磨也有很高的要求。我國目前采用傳統(tǒng)的聚合物加大顆粒金剛砂構(gòu)成的復合涂層體系，防腐防滑防磨性能較差，嚴重地影響了海洋裝備的使用壽命，同時安全性和可靠性較差。因此開發(fā)新型涂層材料體系，以提高沿海及海洋裝備的的防腐防滑防磨性能，以取代現(xiàn)有的防腐材料及工藝，已成為急待解決 的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對沿海及海上裝備的防腐防滑防磨方面存在的不足和缺陷，提供了一種納米復合粉芯絲材，以提高沿海及海上裝備的防腐防滑防磨性能，從而極大地延長沿海及海上裝備的使用壽命，增強其使用的可靠性和安全性，降低運行成本，提高經(jīng)濟效益。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種納米復合粉芯絲材，其特征在于所述的納米復合粉芯絲材由納米復合粉芯和外皮組成，其中納米復合粉芯占納米復合粉芯絲材質(zhì)量的259Γ40%，所述的外皮為純度大于99. 9%的鋁帶，所述的粉芯是由以下質(zhì)量百分含量的納米材料復合而成的粒徑小于IOOOnm的超細招粉5% 24. 3%、粒徑小于IOOnm的納米二氧化鈦14. 4°/Γ 8%、粒徑小于IOOnm的納米氧化鋁粉36°/Γ45%、粒徑小于IOOnm的超細氧化鉻259Γ31%和混合稀土粉O. 39Tl%。所述的混合稀土粉的化學成分如表I所示。表I混合稀土的化分(wt%)
La Ce Pr Nd Fe Mg Sn 33丨59丨4. 6丨〈1. O |θ. 17 |θ. 25 |l. 2
本發(fā)明所述的納米復合粉芯絲材的制備方法，其特征在于包括以下步驟(I)、按照上
述納米復合粉芯的比例稱取原料制備納米復合粉芯；(2)、將選擇用的鋁帶軋成U形，再向
U形槽中加入步驟(I)制備的納米復合粉芯，其中納米復合粉芯的質(zhì)量為所要制備的納米
復合粉芯絲材質(zhì)量的25°/Γ40% ; (3)、將U形槽合口，使納米復合粉芯包裹其中，通過粉芯
絲材成型裝置經(jīng)過拉拔過程，即制得成品納米復合粉芯絲材，納米復合粉芯絲材的直徑為
1.6 2. 4mm。本發(fā)明所述的防腐防滑防磨涂層制備方法為表面噴砂粗糙活化處理，利用噴砂機將待噴涂設(shè)備表面噴砂，噴砂后的基體表面粗糙度達到Sa2. 5級以上水平，采用電弧噴涂設(shè)備將納米復合粉芯絲材噴涂形成涂層，噴涂工藝根據(jù)不同的電弧噴涂設(shè)備(普通電弧噴涂或超音速電弧噴涂或高能電弧噴涂)有所區(qū)別。本發(fā)明的沿海裝備長效防腐防滑防磨用納米復合粉芯絲材通過電弧噴涂制備的涂層性能指標為涂層孔隙率小于1%，結(jié)合強度大于21MPa，顏色為銀灰色，中性鹽霧實驗1713小時不腐蝕。本發(fā)明的納米復合粉芯絲材制備的涂層有以下突出的優(yōu)點(I)、通過電弧噴涂設(shè)備制備的涂層會發(fā)生自蔓延原位合成反應(yīng)生成納米陶瓷氧化物增強Al-Cr-Re/Al2O3-TiO2-Cr2O3 ; (2)、本發(fā)明制備的涂層因納米顆粒的存在和原位合成反應(yīng)，實現(xiàn)了納米陶瓷顆粒強化、金屬鉻固溶強化等微觀結(jié)構(gòu)特征，具有高致密性、高硬度、高耐磨性和高防滑性能，鹽霧實驗結(jié)果表明其防腐性高于純金屬涂層，從而達到了海洋裝備平臺的防腐防滑防磨目的。


圖1為本發(fā)明的納米復合粉芯絲材的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的納米復合粉芯絲材成型工藝原理圖；圖3為Al涂層摩擦實驗曲線；圖4為Al-Cr-ReAl2O3-TiO2-Cr2O3納米復合涂層摩擦實驗曲線。
具體實施例方式為了便于理解，下面結(jié)合具體的實施例和相應(yīng)的附圖，對本發(fā)明的沿海裝備長效防腐防滑防磨用納米復合粉芯絲材作進一步的說明。實施例1
選用10X0. 5 (寬度10mm，厚度為O. 5mm)的鋁帶，先將其軋成U形，將超細鋁粉159. 5克、納米二氧化鈦粉160克、納米氧化鋁粉400克、超細氧化鉻粉280克和混合稀土粉5克放放球磨機中混合20分鐘，然后取混合粉末加入U型的鋁帶槽中，通過合口，拉拔過程，制得直徑為2. Omm的成品絲材，納米復合粉芯的質(zhì)量為納米復合粉芯絲材的25% 27%。實施例2
選用10X0. 5 (寬度10mm，厚度為O. 5mm)的鋁帶，先將其軋成U形，將超細鋁粉50克、納米二氧化鈦粉144克、納米氧化鋁粉360克、超細氧化鉻粉250克和混合稀土粉10克放放球磨機中混合20分鐘，然后取混合粉末加入U型的鋁帶槽中，通過合口，拉拔過程，制得直徑為1. 6mm的成品絲材，納米復合粉芯的質(zhì)量為納米復合粉芯絲材的30%。實施例3
選用10X0. 5 (寬度10mm，厚度為O. 5mm)的鋁帶，先將其軋成U形，將超細鋁粉243克、納米二氧化鈦粉180克、納米氧化鋁粉450克、超細氧化鉻粉310克和混合稀土粉3克放放球磨機中混合20分鐘，然后取混合粉末加入U型的鋁帶槽中，通過合口，拉拔過程，制得直徑為2. 4mm的成品絲材，納米復合粉芯的質(zhì)量為納米復合粉芯絲材的39°/Γ40%。采用由新鄉(xiāng)市布瑞林特機械再制造有限責任公司生產(chǎn)的BR1-400超音速電弧涂設(shè)備在設(shè)備表面噴涂實施例1制得的納米復合粉芯絲材形成涂層，電弧電壓2iT32V，工作電流175 200A，壓縮空氣壓力為O. 5 O. 7MPa，噴涂距離180 220臟。為評價本發(fā)明制備的涂層性能，和同等條件下的制備的Al涂層進行了摩擦磨損和中性鹽霧腐蝕對比試驗。對磨副為95氧化鋁陶瓷材料，摩擦磨損試驗儀器型號為=WMM-Wl。試驗條件為，旋轉(zhuǎn)速度20r/m，載荷500克。摩擦磨損試驗結(jié)果如圖2和圖3所示，試驗結(jié)果表明，Al涂層的最大摩擦系數(shù)O. 348，平均摩擦系數(shù)O. 155，而Al-Cr-ReAl2O3-TiO2-Cr2O3納米復合涂層的最大摩擦系數(shù)為O. 544，平均摩擦系數(shù)為0. 305。由此可見，Al-Cr-ReAl2O3-TiO2-Cr2O3納米復合涂層的摩擦系數(shù)在封孔和不封孔條件下均高于Al涂層，從而實現(xiàn)了防滑功能。表2為兩種涂層的中性鹽霧實驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種納米復合粉芯絲材，其特征在于所述的納米復合粉芯絲材由納米復合粉芯和外皮組成,其中納米復合粉芯占納米復合粉芯絲材質(zhì)量的25°/Γ40%，所述的外皮為純度大于99. 9%的鋁帶，所述的粉芯是由以下質(zhì)量百分含量的納米材料復合而成的粒徑小于 IOOOnm的超細鋁粉5% 24. 3%、粒徑小于IOOnm的納米二氧化鈦14. 4% 18%、粒徑小于IOOnm 的納米氧化鋁粉36% 45%、粒徑小于IOOnm的超細氧化鉻25% 31%和混合稀土粉O. 3% 1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米復合粉芯絲材，其特征在于所述的混合稀土粉的成分為La、Ce、Pr、Nd、Fe、Mg 和 Sn。
3.—種權(quán)利要求1所述的納米復合粉芯絲材的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (I)、按照上述納米復合粉芯的比例稱取原料制備納米復合粉芯；(2)、將選擇用的鋁帶軋成U形，再向U形槽中加入步驟(I)制備的納米復合粉芯，其中納米復合粉芯的質(zhì)量為所要制備的納米復合粉芯絲材質(zhì)量的25°/Γ40%;(3)、將U形槽合口，使納米復合粉芯包裹其中， 通過粉芯絲材成型裝置經(jīng)過拉拔過程，即制得成品納米復合粉芯絲材，納米復合粉芯絲材的直徑為1. 6^2. 4mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米復合粉芯絲材。本發(fā)明的技術(shù)方案要點為一種納米復合粉芯絲材，由納米復合粉芯和外皮組成，其中納米復合粉芯占納米復合粉芯絲材質(zhì)量的25%~40%，所述的外皮為純度大于99.9%的鋁帶，所述的粉芯是由以下質(zhì)量百分含量的納米材料復合而成的粒徑小于1000nm的超細鋁粉5%~24.3%、粒徑小于100nm的納米二氧化鈦14.4%~18%、粒徑小于100nm的納米氧化鋁粉36%~45%、粒徑小于100nm的超細氧化鉻25%~31%和混合稀土粉0.3%~1%。本發(fā)明中沿海裝備長效防腐防滑防磨用的納米復合粉芯絲材，采用電弧噴涂設(shè)備制備涂層，既適合于沿海或海上裝備，也適用于大氣條件下各種設(shè)施鋼結(jié)構(gòu)的防腐防滑防磨。
文檔編號C23C4/12GK102994936SQ201210521799
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者翟長生, 魏滔, 駱毛喜, 宋希娟, 翟騰 申請人:新鄉(xiāng)市布瑞林特機械再制造有限責任公司