[發明專利]一種金屬/聚合物復合粉芯絲材、金屬/聚合物復合涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201810549939.1
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108754388A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 所新坤;王曉霞;黃晶;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: C23C4/12
• 分類號: C23C4/12;C23C4/129;C23C4/131;C23C4/04
• 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

本發明公開了一種金屬/聚合物復合粉芯絲材、金屬/聚合物復合涂層及其制備方法；金屬/聚合物復合粉芯絲材依次包括金屬帶、中間層和粉芯；金屬帶和涂布在金屬帶表面上的中間層組成外皮并包裹粉芯；所述粉芯的填充率為5?45％；金屬/聚合物復合涂層包括金屬和聚合物，其中金屬的體積分數為50?95％、聚合物的體積分數為5?50％；金屬/聚合物復合涂層由金屬/聚合物復合粉芯絲材噴涂沉積到基體的表面形成。本發明提供的金屬/聚合物復合涂層能夠與基體結合良好，并且聚合物在整個涂層內部分布均勻，具有優異的耐腐蝕性能，可應用于多種海洋用工業零部件外表面等需要耐腐蝕場合。

技術領域

本發明涉及金屬與聚合物涂層技術領域，尤其涉及一種金屬/聚合物復合粉芯絲材、金屬/聚合物復合涂層及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著海洋工業的不斷發展，海洋工程材料的腐蝕問題已成為世界關注的焦點，尤其我國擁有豐富的海洋資源，在開發利用海洋資源的同時應盡量降低由于海洋腐蝕帶來的損失。國內外對海洋工程材料的腐蝕問題已進行了廣泛的研究，通過選用耐蝕材料、表面鍍層、陰極保護、涂覆防腐涂料等方法取得了較好的效果。海洋腐蝕對海洋工程材料有極大的損害，減少了材料的使用壽命，造成嚴重的經濟損失。據統計，我國每年至少有900億元的經濟損失由腐蝕造成，海洋腐蝕的比例占30％以上。因此，研究新型防腐涂層技術是亟需解決的科學問題，開發一種耐蝕復合涂層及其制備技術是非常必要的。

公開號為CN106591768A的中國專利公開文本公開了一種用于高速電弧噴涂技術制備Al-Ni-Nb-Co非晶涂層的粉芯絲材，其特征在于，所述的粉芯絲材外皮為純鋁帶；所述的粉芯占絲材的質量百分比為34-38％；所述粉芯的各組分及其質量百分比為：12-16％Ni、12-16％Nb、6-10％Co。所述粉芯絲材具有較強的非晶形成能力，采用高速電弧噴涂技術制備的涂層中非晶含量較高，兼具防腐與耐磨雙重功能，可為鋼鐵及輕合金零部件表面防護提供堅實的材料保障。

熱噴涂中電弧噴涂涂層的使用壽命最為長久，電弧噴涂材料包括實心絲材和粉芯絲材，粉芯絲材兼具實心絲材和粉末的優點，拔絲容易，并且使不導電的粉末材料也能應用于電弧噴涂，促進了電弧噴涂技術在耐磨抗蝕領域的進一步研究和應用。粉芯絲材是由金屬外皮和粉芯兩部分構成，金屬外皮不僅可以選用低碳鋼帶，也可選用其它適宜軋拔的帶材如Ni、Al、Zn、Cu、不銹鋼帶等；粉芯部分可根據設計需要選擇各種金屬合金、氧化物、碳化物、陶瓷、聚合物等粉末按比例混合后作為填充物。這種絲材的制作類似于焊接所用的藥芯焊絲，包括配粉、混粉以及軋絲、拔絲、繞絲、包裝等工序。與實心絲材和粉末相比，電弧噴涂粉芯絲材既能方便地根據涂層成分要求來調節線材成分，同時加工方便、成本低、使用設備簡單、操作方便，具有巨大的發展潛力。

然而，電弧噴涂涂層內部不可避免的存在裂紋、孔隙等缺陷，腐蝕介質進入涂層內部后，會迅速引起涂層失效。目前解決此類問題的方法是在電弧噴涂涂層表面涂覆一層高分子阻隔層，該方法能夠有效防止腐蝕介質滲入涂層內部。然而，表面涂覆的高分子層力學性能較低，易受機械外力作用而失效，進而失去阻隔作用。因此，繼續發明一種新型電弧噴涂涂層，來滿足低成本大面積腐蝕防護的需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬/聚合物復合粉芯絲材、金屬/聚合物復合涂層及其制備方法。本發明提供的金屬/聚合物復合粉芯絲材制備的金屬/聚合物復合涂層的涂層致密，與基體結合良好，具備優異的防腐蝕性能與防生物污損性能，能滿足苛刻腐蝕環境中對涂層的要求，利于涂層在海洋防腐領域的應用。

本發明提供如下技術方案：

一種金屬/聚合物復合粉芯絲材，所述金屬/聚合物復合粉芯絲材依次包括金屬帶、中間層和粉芯；金屬帶和涂布在金屬帶表面上的中間層組成外皮并包裹粉芯；所述粉芯的填充率為5-45％。

優選的，所述粉芯的填充率為39-41％。粉芯的填充率過高會導致團聚，太低無法滿足涂層的致密性和耐蝕性要求。