[發明專利]一種金屬/高分子復合涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201710323349.2
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN107620027A
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 所新坤;黃晶;劉奕;龔永鋒;周平;陳秀勇;李華
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C4/131
• 分類號: C23C4/131;C23C4/129;C23C4/04;B22F1/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司33224
• 代理人: 劉誠午

技術領域

本發明涉及金屬/高分子復合材料領域，具體涉及一種金屬/高分子復合涂層的制備方法。

背景技術

金屬/高分子復合材料在裝備輕量化、電磁屏蔽等領域具有廣闊的應用前景，一直是科學研究和產業化應用的關注焦點。現有的金屬/高分子復合材料主要以高分子相為母相，通過共混方式制備，力學性能較差。因此，亟需發展一種以金屬相為母相的金屬/高分子復合材料。

CN106521463A的專利公開說明書公開了一種高分子復合材料金屬化工藝，先對高分子復合材料構件表面進行拋光處理；隨后進行除蠟和除油處理；用去離子水清洗數次，進行化學鍍處理，但并未進行深入應用。

高分子粉末的化學鍍預處理是指采用化學鍍的方法在高分子粉末表面鍍上一層金屬鍍層。化學鍍是一種不需要通電，依據氧化還原反應原理，利用強還原劑在含有金屬離子的溶液中，將金屬離子還原成金屬而沉積在各種材料表面形成致密鍍層的方法。

化學鍍是一種新型的金屬表面處理技術，該技術以其工藝簡便、節能、環保日益受到人們的關注。與電鍍相比，化學鍍技術具有鍍層均勻、針孔小、不需直流電源設備、能在非導體上沉積和具有某些特殊性能等特點。在防護性能方面，能提高產品的耐蝕性和使用壽命；在功能性方面，能提高加工件的耐磨導電性、潤滑性能等特殊功能。

目前，化學鍍技術已在電子、閥門制造、機械、石油化工、汽車、航空航天等工業中得到廣泛的應用。化學鍍常用溶液包括化學鍍銅、鍍鎳、鍍銀、鍍鈷、鍍鎳磷液、鍍鎳磷硼液等。

熱噴涂是利用某種熱源(如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等)將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態，然后借助焰流本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術，廣泛應用于表面涂層制作領域。

火焰噴涂，以火焰為熱源，一般金屬、非金屬基體均可噴涂，對基體的形狀和尺寸通常也不受限制，但小孔目前尚不能噴涂；涂層材料廣泛，金屬、合金、陶瓷、復合材料均可為涂層材料，可使表面具有各種性能，如耐腐蝕、耐磨、耐高溫、隔熱等。

電弧噴涂技術是熱噴涂技術的一個重要分支，它是以兩根金屬絲材作為電極，在噴槍端部相交短路產生的電弧為熱源，是鋼結構防腐蝕、耐磨損涂層和機械零件維修等工程中應用最普遍的一種方法，可以完成其他工藝不能解決的問題。從原理上講，它可以噴涂除極易升華的物質外的任何材料。電弧噴涂工藝靈活，受限制小，可對大型設備進行大面積噴涂，也可對產品局部進行噴涂，可噴涂的絲材品種多，并適用于多種基體，噴涂層功能廣、效率高、成本低，除了普通的耐磨損、防腐蝕涂層外，還有耐高溫、抗氧化、電導或電阻涂層等。電弧噴涂的涂層具有良好的接合強度和極低的孔隙率，涂層致密均勻，而且噴涂過程中工件不變形，在技術上已比較成熟。

發明內容

本發明的目的是提供一種以金屬相為母相的金屬/高分子復合涂層制備方法。

本發明提供的一種金屬/高分子復合涂層的制備方法，包括：

1)采用化學鍍預處理高分子粉末，得到高分子粉末表面鍍有金屬鍍層的藥芯。

所述的金屬鍍層為銅、鎳或銀，所述的金屬鍍層厚度為1μm-5μm。

優選地，所述的金屬鍍層為銅，化學鍍銅工藝較為成熟，容易實現。

在熱噴涂高分子粉末為藥芯的藥芯絲材過程中，高分子會受熱分解，影響金屬/高分子復合涂層的組織均勻性。通過化學鍍在高分子粉末表面鍍上金屬鍍層，可有效避免高分子粉末在噴涂過程中的熱分解，提高金屬/高分子復合涂層的組織均勻性。

2)以金屬帶材和藥芯為原材料，利用藥芯拉絲機制備藥芯絲材。

3)藥芯絲材利用熱噴涂方法制備金屬/高分子復合涂層。

所述的熱噴涂方法為火焰噴涂或電弧噴涂。

優選地，所述的熱噴涂方法為電弧噴涂，采用電弧噴涂可以降低成本。

所述的電弧噴涂工藝參數為：電流為100A-150A，電壓為30V-50V，壓縮空氣壓力為0.8MPa。

所述的步驟1)中高分子粉末為聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛、氟聚合物、聚苯硫醚、聚醚醚酮或聚酰亞胺，所述的高分子粉末粒徑為5nm-100μm。

優選地，所述的步驟1)中高分子粉末為聚乙烯或氟聚合物，聚乙烯和氟聚合物作為常用的熱塑性工程塑料，容易采購，方便實用。

所述的步驟2)中金屬帶材為不銹鋼、鋁或鋁合金。

所述的步驟2)中藥芯拉絲機的拉絲速度為2m/s-10m/s。