[發明專利]一種耐蝕隔熱涂層體系及其制備方法

有效

• 申請號: 201710372358.0
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107190260B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 黃國勝;胡旋燁;李相波
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C24/02;C23C4/08;C23C4/073;C23C4/11;C23C4/12;C23C4/134
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 白瑩;于正河

1.一種耐蝕隔熱涂層體系，其特征在于主體結構包括復合打底層、防腐層、隔熱層和封閉層；鋁合金基體的上表面噴涂有復合打底層，復合打底層的表面噴涂有防腐層，防腐層的表面噴涂有隔熱層，隔熱層的表面噴涂有封閉層；復合打底層是將Ni粉末與Al粉末混合后采用低壓冷噴涂工藝噴涂在鋁合金基體的上表面制備而成的，其中Ni的重量百分比為10-20％，以使復合打底層的熱膨脹系數與鋁合金基體的熱膨脹系數相近，復合打底層的厚度為50-200μm；防腐層是將Zn粉末與Ni粉末混合后采用冷噴涂或熱噴涂工藝噴涂在復合打底層的表面制備而成的，其中Ni的重量百分比為20-30％，防腐層的涂層厚度為80-120μm，防腐層具有隔離鋁合金基體與外界環境的作用；隔熱層是由4-8層復合隔熱層構成，復合隔熱層是將M粉末、Cr粉末和Al粉末的混合粉末與Al₂O₃或ZrO₂粉末混合后采用高壓冷噴涂工藝噴涂在防腐層的表面制備而成的，其中M粉末為Co粉末或Ni粉末或Co粉末與Ni粉末的混和粉末，隔熱層中的MCrAl粉末的重量百分比從80％向0％過渡，每層間的過渡量小于30％，最表層的Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末采用等離子噴涂工藝噴涂，復合隔熱層的厚度為50-80μm，隔熱層的厚度為200-640μm，隔熱層涵蓋梯度的和單一的成份變化；封閉層是將Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末與封閉劑混合后采用熱噴涂工藝噴涂在隔熱層的表面制備而成的，其中Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末的重量百分比為20-60％，封閉層的厚度為200-300μm，封閉層具有將環境中的熱量和腐蝕與鋁合金基體隔離的作用；所述封閉劑為瀝青基鋁漿、鋁硅酮樹脂及硅酸鹽和鉻酸鹽的無機物。

2.一種耐蝕隔熱涂層體系制備方法，其特征在于具體工藝過程包括預處理基體、制備復合打底層、制備防腐層、制備隔熱層和制備封閉層共五個步驟：

(1)預處理基體：將經過油水分離器和緩沖罐的壓力為0.6MPa的壓縮空氣通入噴槍，采用棕剛玉對鋁合金基體的表面進行噴砂活化除銹，鋁合金基體的粗糙度為20-80um，目測鋁合金基體的表面外觀均勻一致，無可見的油脂、污垢、氧化皮、孔洞、尖銳表面、縫隙和油漆涂層的附著物后，采用吸塵器對鋁合金基體的表面進行除塵處理，完成基體的預處理；

(2)制備復合打底層：在車間或復合設定要求的場地將步驟(1)預處理后的鋁合金基體預熱到90-120℃，采用低壓冷噴涂工藝將粒徑為5-20μm的Ni粉末和粒徑為10-30μm的Al粉末的混和粉末噴涂在鋁合金基體的上表面形成厚度為50-80μm的復合打底層，噴涂過程中的噴涂溫度為350-550℃，噴槍與鋁合金基體之間的直線距離為5-50mm，噴槍與鋁合金基體之間夾角的角度為60-90°，噴槍的送粉率小于2.5g/s，噴槍的移動速度與送粉率匹配，噴涂過程中采用壓力大于0.7MPa的壓縮空氣、氮氣、氦氣或者以上幾種氣體的混合物對鋁合金基體進行噴涂，完成復合打底層的制備；

(3)制備防腐層：檢查復合打底層的外觀，確保復合打底層無孔洞、尖銳表面和縫隙，將噴涂有復合打底層的鋁合金基體預熱到90-120℃，采用火焰噴涂、電弧噴涂或冷噴涂工藝將Zn粉末和Ni粉末的混和粉末噴涂在復合打底層的表面上形成ZnNi復合涂層或ZnNi合金涂層，噴涂過程中，噴槍與鋁合金基體之間夾角的角度為60-90°，完成防腐層的制備；

(4)制備隔熱層：采用等離子噴涂、超音速火焰噴涂和高壓冷噴涂工藝將粒徑為10-50μm的MCrAl粉末與粒徑為20-150μm的Al₂O₃粉末的混和粉末或粒徑為10-50μm的MCrAl粉末與粒徑為20-150μm的ZrO₂粉末的混和粉末噴涂在防腐層的表面上形成4-8層的復合隔熱層，其中M為Co粉末或Ni粉末或Co粉末與Ni粉末的混和粉末，復合隔熱層中的MCrAl粉末的重量百分比從80％向0％過渡，每層間的過渡量小于30％，最表層的Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末采用等離子噴涂工藝噴涂，復合隔熱層的單層厚度為50-80μm，4-8層的復合隔熱層形成厚度為200-640μm的隔熱層，完成隔熱層的制備；

(5)制備封閉層：對封閉劑按照設定要求進行沖稀，以保證封閉劑的滲透性，采用熱噴涂工藝將Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末與沖稀后的封閉劑混合后噴涂在隔熱層的表面上形成厚度為200-300μm的封閉層，其中Al₂O₃粉末或ZrO₂粉末的重量百分比為20-60％，封閉劑包括瀝青基鋁漿、鋁硅酮樹脂及硅酸鹽和鉻酸鹽的無機物，完成封閉層的制備。