CN107034428B - 一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉及其喷涂方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉及其喷涂方法。该复合粉由以下方法制得：(1)将陶瓷浆料和有机物浆料混到一起，搅拌2～3小时，得到混合均匀的复合粉浆料；其中，质量配比为陶瓷粉末：有机物粉末＝9:1～7:1；陶瓷粉末的粒径范围为30nm～5μm；有机物为PEEK或PTFE；有机物粉末的粒径范围为20～40μm；(2)用喷雾造粒的方法制备陶瓷包覆有机物复合粉末；(3)将干燥的固体陶瓷包覆有机物复合粉进行筛选，筛选出粒度尺寸为‑200～+300目的的粉末。通过本发明的包覆粉制得的陶瓷‑有机物复合涂层具有良好的耐磨性和耐腐蚀性，同时，实现了涂层的自润滑性。

Description

一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉及其喷涂方法
技术领域
本发明涉及一种喷涂陶瓷包覆有机物复合粉制备自润滑复合涂层的方法，尤其涉及一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物喷涂粉末，及具有耐磨、耐腐蚀性的复合涂层的制备方法。本发明属于耐磨耐腐蚀涂层领域。
背景技术
陶瓷材料不仅具有高强度、高硬度、高熔点、高化学稳定性、良好的导热性、低的摩擦系数等优点，而且还具有优良的耐磨性、耐腐蚀性、耐热性等优点。其缺点是脆性大，难以制备大尺寸陶瓷结构件。金属材料强度高、韧性好、耐磨性好，但在盐碱环境中易发生电化学腐蚀而失效；有机树脂材料耐腐蚀，耐磨、韧性好，易降解，但是强度低。采用单一品种材料很难满足在海洋这种复杂环境中的使用需求。因此，制备一种将陶瓷的高耐磨性和有机物良好的韧性、耐腐蚀性结合在一起的陶瓷-有机复合涂层，对保护金属基体具有极大的经济意义和科学价值。
等离子喷涂温度高，特别适合制备高熔点材料的涂层，是目前氧化物陶瓷和氮化物陶瓷涂层制备及研究中最常用和最有效的一种方法。等离子喷涂具有工艺简单、灵活方便、工件无需重新设计的特点。反应等离子喷涂集等离子喷涂和自蔓延技术于一身，其制备效率高成本低，适用于各种尺寸零件表面。但是，由于等离子弧温度很高，高于有机物的分解温度，等离子喷涂机械混合陶瓷-有机物粉容易导致在喷涂过程中有机物的碳化。因此，研究一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物的复合粉末，使其在喷涂过程中陶瓷既能融化，又不会造成有机物的降解显得尤为重要。
发明内容
本发明的技术目的在于针对上述单一材料不能同时解决磨损和防腐问题，提供了一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉及陶瓷-有机物复合涂层。本发明通过对陶瓷粉末和有机物的选择，在适当分散剂及粘结剂的作用下混合后，用喷雾造粒技术制备了陶瓷包覆有机物复合粉，最后再用等离子喷涂的方法在金属基体上制备了陶瓷-有机物复合涂层，进而提高了基体的耐磨性和耐腐蚀性。
本发明的技术方案是：
一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉，该包覆粉由以下方法制得，包括以下步骤：
(1)陶瓷浆料的制备：将去离子水加入到陶瓷粉末中，搅拌，然后加入分散剂，继续搅拌；再加入粘结剂，最后经搅拌后得到陶瓷粉浆料；
其中，分散剂的质量为陶瓷粉末质量的0.9％～1.1％，去离子水的质量为陶瓷粉末质量的5/6～10/9，粘结剂质量为陶瓷粉末质量的5/9～2/3；
(2)有机物浆料的制备：将无水乙醇倒入有机物粉末中，搅拌使有机物粉末溶解后，再加入分散剂，继续搅拌，最后加入粘结剂，搅拌后得到有机物浆料；
其中，本步骤中的分散剂的质量为有机物粉末的0.9％～1.1％；无水乙醇的质量为有机物质量的3/5～1，粘结剂质量为有机物的1/4～1/5；
(3)将两种浆料混到一起，再搅拌2～3小时，得到混合均匀的复合粉浆料；
其中，质量配比为陶瓷粉末：有机物粉末＝9:1～7:1；
所述的粘结剂由增稠剂与去离子水在95℃条件下搅拌40～45分钟制备而成，质量比为增稠剂：去离子水＝1：100；所述的增稠剂为羟甲基纤维素钠；
陶瓷优选为Al2O3、TiN、BN、ZrO2、Cr2O3或Nb2O5，陶瓷粉末的粒径范围为30nm～5μm；
有机物优选为PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)；有机物粉末的粒径范围为20～40μm；
所述的分散剂优选为多聚磷酸钠；
(4)用喷雾造粒的方法制备陶瓷包覆有机物复合粉末；采用气流式喷雾造粒装置，喷雾造粒参数设置为：进风温度260℃～300℃，出风温度110℃～130℃，雾化器频率为100～110Hz，喷嘴气流量压力控制在0.08-0.1MPa之间，蠕动泵转速35-40r/min，进料泵转速为30～40r/min，进料速度控制在10～14ml/min；将浆料引入，最后获得干燥的固体陶瓷包覆有机物复合粉；
(5)将干燥的固体陶瓷包覆有机物复合粉进行筛选，筛选出粒度尺寸为-200～+300目的的粉末；
所述的适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉的喷涂方法，包括以下步骤：
(1)对基体试样表面进行预处理；
(2)在基体表面预先喷涂Ni-10％wtAl自熔性合金粉体，得到厚度为80～120μm的粘结底层；所述的基体为金属材料；
(3)将陶瓷包覆有机物复合粉放入送粉器中，采用等离子喷涂的方法喷涂到基体表面，得到陶瓷-有机物复合涂层，涂层的厚度为300-500μm；
其中，喷涂参数设置为：工作电流400～500A；电弧电压50～60V；氩气流量40～60L/min，压力0.6～0.8MPa；氮气流量7～10L/min，压力0.6～0.8MPa；送粉速率2～5L/min；喷涂距离80～110mm；喷涂角度为90°；喷枪扫描速度为0.005～0.007m/s；其中氮气作为送粉气，氩气作为保护气。
所述的金属材料具体为45#钢、Q235或Q345。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种陶瓷包覆有机物喷涂粉末，利用等离子喷涂技术将该粉末喷涂在金属基体表面后形成陶瓷-有机物复合涂层。具体体现在：
(1)该陶瓷-有机物复合涂层不限定某种具体的陶瓷和有机物。
(2)该陶瓷包覆有机物复合粉是由喷雾造粒法制得的，具有良好的球形度，陶瓷粉末包覆在有机物表面，避免了有机物在喷涂过程中的高温条件下的降解。
(3)该方法制备的复合涂层，与机械混合送粉法相比，避免了有机物的降解和有机物在陶瓷涂层中分布不均的问题。有机物均匀地分布在陶瓷涂层中，既表现出陶瓷涂层的优良的耐磨性、耐腐蚀性，又发挥了有机物的韧性好的优势，实现了复合涂层的自润滑性。以实施例1为例，在载荷为20N条件下，Al2O3-PEEK复合涂层的磨损量与单一Al2O3涂层的磨损量相比，降低了37％。载荷为30N时，降低了20％。同时摩擦系数从0.68降低到0.58.复合涂层的腐蚀电位由单一Al2O3涂层的-501.9mV升高到-592.6mV，腐蚀电流密度由13.92μA·cm-2降低到7.31/μA·cm-2。
(4)该方法制备复合涂层由反应等离子喷涂方法制得，呈典型的层状结构且有些涂层在纳米尺寸，涂层结合较为致密，孔隙率低(SEM照片可以说明)。有机物的存在可舒缓熔融态陶瓷在冷却过程中产生的应力，减少裂纹的产生。
综上所述，本发明所提供的陶瓷-有机物复合涂层具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。同时，也实现了涂层的自润滑性。该复合涂层适用于磨损、腐蚀环境条件下，例如各种海上运输工具，各种类型的舰船水下输送及储存设备，海岸设施等领域，具有极其广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1中Al2O3/PEEK包覆粉的SEM图；
图2是本发明实施例1中Al2O3/PEEK包覆粉的划破的SEM图；
图3是本发明实施例1中等离子喷涂Al2O3-PEEK复合涂层的SEM图；
图4是本发明实施例1中等离子喷涂Al2O3-PEEK复合涂层涂层的XRD衍射图谱；
图5是本发明实施例1中等离子喷涂Al2O3-PEEK复合涂层和单一Al2O3涂层的磨损量图；
图6是本发明实施例1中等离子喷涂Al2O3-PEEK复合涂层和单一Al2O3涂层的极化曲线；
图7是本发明实施例2中TiH2/PEEK包覆粉的SEM图；
图8是本发明实施例2中TiH2/PEEK包覆粉的划破的SEM图；
图9是本发明实施例2中TiN/PEEK复合涂层的XRD衍射图谱；
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明涉及的Al2O3粉的粒度为80nm～420nm，TiH2粉末的粒度为1μm～5μm，BN粉的粒度为30～500nm，ZrO2粉的粒度为40～500nm，PEEK粉的粒度为20～30μm，Ni/Al粉的粒度为-200～+300目。
本发明涉及的粘结剂由增稠剂与去离子水在95℃条件下搅拌40～45分钟制备而成，质量比为增稠剂：去离子水＝1：100；所述的增稠剂为羟甲基纤维素钠。
实施例1：
本实施例中，用喷雾造粒的方法制备了Al2O3/PEEK包覆粉，在45#钢基体试样表面采用反应等离子喷涂工艺制备Al2O3-PEEK复合涂层。
该涂层的制备方法如下：
1:Al2O3/PEEK包覆粉的制备
(1)Al2O3浆料的制备：称取粒度为80nm～400nm的Al2O3粉末180g置于烧杯1中，称取去离子水200g倒入烧杯1中，搅拌15分钟。然后加入分散剂(多聚磷酸钠)1.8g，搅拌20分钟。最后加入粘结剂100g，混合搅拌1小时，制备出Al2O3浆料。
(2)PEEK料将的制备：称取粒度为20～40μm的PEEK20g置于烧杯2中，加入适量无水乙醇约20ml，搅拌10分钟使PEEK完全溶解。然后再加入分散剂0.2g，搅拌10分钟。最后加入粘结剂5g，搅拌30分钟，制备出PEEK浆料。
(3)将PEEK浆料倒入Al2O3浆料混到一起，边倒入边用玻璃棒搅拌，完全倒入后再搅拌2～3小时，混合成固含量为39％的浆料。
(4)用喷雾造粒的方法制备Al2O3/PEEK包覆粉；采用气流式喷雾造粒装置，喷雾造粒参数设置为：进风温度280℃，出风温度120℃，雾化器频率为100Hz，喷嘴气流量压力控制在0.08-0.1MPa之间，蠕动泵转速35r/min，进料泵转速为40r/min，进料速度控制在12ml/min。将浆料引入，最后获得干燥的固体Al2O3/PEEK包覆粉。
(5)将得到的固体Al2O3/PEEK包覆粉喂料进行筛选，筛选出粒度尺寸为-200～+300目的适合喷涂的粉末。
2:Al2O3-PEEK复合涂层的制备
(1)把45#钢基体试样放入到TPS-1型气压式喷砂机中，对表面进行喷砂粗糙化处理，磨粒被吸入喷嘴，在高压气流中被加速，喷射到基体表面，获得洁净、粗糙的表面，从而增加基体与涂层之间的结合力；
(2)喷涂涂层之前，为了增强涂层与基体的结合强度，预先在钢基体表面喷涂Ni-10％wtAl自熔性合金粉，得到厚度为100μm的粘结底层。
(3)将制备的Al2O3/PEEK复合粉体放入到GP-80型等离子喷涂设备的送粉器中，通过送粉气，送入高温高速的等离子焰流中。具体为：将基体固定到喷涂工作台上，调节工作电流500A；电弧电压60V；送粉速率为3L/min，喷枪扫描速度为0.0064m/s，调整喷涂距离为100mm，喷涂角度为90°，氩气流量40L/min,氩气压力0.8MPa,氮气流量7L/min，氮气压力0.8MPa,开始喷涂，得到Al2O3-PEEK复合涂层，涂层的厚度约为300μm。其中，氮气作为送粉气，氩气作为保护气。
图1是上述制得的Al2O3/PEEK包覆粉的SEM图。可以看出，制备的包覆粉球形度很高，纳米Al2O3很好的包裹在PEEK表面。
图2是上述制得的Al2O3/PEEK包覆粉的划破的SEM图。可以看出，中间大颗粒是PEEK，外面的细小颗粒是Al2O3。
图3是等离子喷涂得到的Al2O3-PEEK复合涂层SEM图，由图看出，该涂层呈典型的层状结构，涂层组织结构较为致密。涂层中黑色相为PEEK，灰色相为Al2O3。
图4为上述涂层的XRD衍射图谱。其中图4a为氧化铝粉末的XRD衍射图谱，Al2O3包括γ-Al2O3和α-Al2O3。图4b为PEEK粉末的XRD衍射图谱。图4c为复合涂层的XRD衍射图谱，复合涂层是由γ-Al2O3和α-Al2O3及PEEK组成。
对上述制得Al2O3-PEEK复合涂层用显微硬度仪进行硬度测试。本实验的施加载荷时间为15s，载荷大小为100g。在每个试样上选取10个点，然后取平均值，得到复合涂层的硬度值。复合涂层的平均硬度为HV0.11151。
对上述制得的Al2O3-PEEK复合涂层进行磨损实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一Al2O3涂层作为对比。采用SFT-2M型销盘式摩擦磨损试验机比较分析纯氧化铝涂层和复合涂层在20N和30N载荷条件下的摩擦磨损试验，实验时间为30min。通过摩擦实验后测得单一Al2O3涂层摩擦系数为0.68，复合涂层摩擦系数为0.58。磨损量如图5所示，从中可以看出，与单一Al2O3涂层相比，本实施例中的Al2O3-PEEK复合涂层的磨损率低于单一Al2O3涂层，在载荷为20N条件下，Al2O3-PEEK复合涂层的磨损量与单一Al2O3涂层的磨损量相比，降低了37％。载荷为30N时，降低了20％。由此可知，Al2O3-PEEK复合涂层表现出更加优异的耐磨性和减摩性。
对上述制得的Al2O3-PEEK复合涂层进行电化学实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一Al2O3涂层作为对比。采用上海辰华电化学工作站进行了动电位扫描，电位范围为；-0.2V～+0.4V(相对于开路电位)，扫描速度为0.2mV/s。得到极化曲线如图6所示，复合涂层的腐蚀电位和腐蚀电流分别为-501.9mV和7.31/μA·cm-2，单一Al2O3涂层的腐蚀电位和腐蚀电流分别为-592.6mV和13.92μA·cm-2，复合涂层表现出更优异的耐腐蚀性。
实施例2：
本实施例中，用喷雾造粒的方法制备了TiH2/PEEK包覆粉，在45#钢基体试样表面采用反应等离子喷涂工艺制备TiN-PEEK复合涂层。
TiH2/PEEK包覆粉及涂层的制备方法如下：
1:TiH2/PEEK包覆粉的制备
(1)TiH2浆料的制备：称取粒度为1μm～5μmTiH2粉末180g置于烧杯1中，称取去离子水150g倒入烧杯1中，搅拌20分钟。然后加入分散剂(多聚磷酸钠)1.8g，搅拌20分钟。最后加入粘结剂120g，混合搅拌1小时，制备出TiH2浆料。
(2)PEEK料将的制备：称取粒度为20～40μm的PEEK20g置于烧杯2中，加入适量无水乙醇约20ml，搅拌10分钟使PEEK完全溶解。然后再加入分散剂0.2g，搅拌10分钟。最后加入粘结剂5g，搅拌30分钟，制备出PEEK浆料。
(3)将PEEK浆料倒入TiH2浆料混到一起，边倒入边用玻璃棒搅拌，完全倒入后再搅拌2～3小时，混合成固含量为41％的浆料。
(4)用喷雾造粒的方法制备TiH2/PEEK包覆粉；采用气流式喷雾造粒装置，喷雾造粒参数设置为：进风温度270℃，出风温度120℃，雾化器频率为110Hz，喷嘴气流量压力控制在0.08-0.1MPa之间，蠕动泵转速30r/min，进料泵转速为40r/min，进料速度控制在10ml/min。将浆料引入，最后获得干燥的固体TiH2/PEEK包覆粉。
(5)将得到的固体TiH2/PEEK包覆粉喂料进行筛选，筛选出粒度尺寸为-200～+300目的适合喷涂的粉末。
2:TiN-PEEK复合涂层的制备
调节工作电流400A、电弧电压60V，其他喷涂工艺参数与实例1相同，进行喷涂。得到TiN-PEEK复合涂层，涂层的厚度约为300μm。
上述制得的TiH2/PEEK包覆粉的SEM图如7所示，制备的包覆粉球形度很高，微米级TiH2很好的包裹在PEEK表面。图8为破碎的包覆粉的SEM图，里面大颗粒为PEEK，外面由细小的TiH2紧密的包裹在一起。
上述制得的复合涂层的组织与实例1类似，涂层呈典型的层状结构，涂层组织结构较为致密，PEEK均匀的分布在涂层中，增加了涂层的韧性。
上述制得的TiN-PEEK复合涂层的XRD衍射图谱类如图9所示，该方法制备出的涂层主相为TiN，次相为Ti3O,TiN是由TiH2与N2反应生成的陶瓷相，增加了涂层的耐磨性。由于PEEK在涂层中的含量小于10％，因此在XRD衍射中检测不到。
对上述制得的TiN-PEEK复合涂层进行磨损实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一TiN涂层作为对比。采用SFT-2M型销盘式摩擦磨损试验机比较分析单一TiN和复合涂层在20N和30N载荷条件下的磨损量试验，磨损实验时间为30min。通过摩擦磨损实验后测得涂层的磨损量趋势类似实例1，与单一TiN涂层相比，本实施例中的TiN-PEEK复合涂层的磨损率和摩擦系数均低于单一TiN涂层，TiN-PEEK复合涂层表现出更加优异的耐磨性。
对上述制得的TiN-PEEK复合涂层进行电化学实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一TiN涂层作为对比。电化学实验参数同实例1，复合涂层的腐蚀电位和腐蚀电流均低于单一TiN涂层表现出更优异的耐腐蚀性。
实施例3：用喷雾造粒的方法制备了BN/PEEK包覆粉，在45#钢基体试样表面采用等离子喷涂工艺制备BN-PEEK复合涂层。
本实施例中，
BN/PEEK包覆粉及复合涂层的制备方法如下：
1:BN/PEEK包覆粉的制备
(1)BN浆料的制备：称取粒度为30nm～500nmBN粉末180g置于烧杯1中，称取去离子水170g倒入烧杯1中，搅拌15分钟。然后加入分散剂(多聚磷酸钠)1.8g，搅拌15分钟。最后加入粘结剂110g，混合搅拌1小时，制备出TiH2浆料。
(2)PEEK料将的制备：称取粒度为20～40μm的PEEK25g置于烧杯2中，加入适量无水乙醇约25ml，搅拌10分钟使PEEK完全溶解。然后再加入分散剂0.25g，搅拌10分钟。最后加入粘结剂6g，搅拌30分钟，制备出PEEK浆料。
(3)将PEEK浆料倒入BN浆料混到一起，边倒入边用玻璃棒搅拌，完全倒入后再搅拌2～3小时，混合成固含量为40％的浆料。
(4)用喷雾造粒的方法制备BN/PEEK包覆粉；采用气流式喷雾造粒装置，喷雾造粒参数设置为：进风温度280℃，出风温度130℃，雾化器频率为110Hz，喷嘴气流量压力控制在0.08-0.1MPa之间，蠕动泵转速30r/min，进料泵转速为40r/min，进料速度控制在10ml/min。将浆料引入，最后获得干燥的固体BN/PEEK包覆粉。
(5)将得到的固体BN/PEEK包覆粉喂料进行筛选，筛选出粒度尺寸为-200～+300目的适合喷涂的粉末。
2:BN-PEEK复合涂层的制备
调节工作电流500A、电弧电压60V，其他喷涂工艺参数与实例1相同，进行喷涂。得到BN-PEEK复合涂层，涂层的厚度约为300μm。
上述制得的BN/PEEK包覆粉的SEM类似实例1，制备的包覆粉球形度很高，微米级BN很好的包裹在PEEK表面。
上述制得的BN-PEEK复合涂层的SEM图类似图1所示，涂层呈典型的层状结构，涂层组织结构较为致密，PEEK均匀的分布在涂层中，增加了陶瓷涂层的韧性。
对上述制得的BN-PEEK复合涂层进行摩擦磨损实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一BN涂层作为对比。采用SFT-2M型销盘式摩擦磨损试验机比较分析单一BN和复合涂层在20N和30N载荷条件下的磨损量试验，磨损实验时间为30min。通过摩擦实验后测得涂层的磨损量趋势类似实例1，与单一BN涂层相比，本实施例中的BN-PEEK复合涂层的磨损率低于单一BN涂层，BN-PEEK复合涂层表现出更加优异的耐磨性。
对上述制得的BN-PEEK复合涂层进行电化学实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一BN涂层作为对比。电化学实验参数同实例1，复合涂层的腐蚀电位和腐蚀电流均低于单一BN涂层表现出更优异的耐腐蚀性。
实施例4：用喷雾造粒的方法制备了ZrO2/PEEK包覆粉，在45#钢基体试样表面采用反应等离子喷涂工艺制备ZrO2-PEEK复合涂层。
本实施例中，
ZrO2/PEEK包覆粉及复合涂层的制备方法如下：
1:ZrO2/PEEK包覆粉的制备
(1)ZrO2浆料的制备：称取粒度为40nm～500nmZrO2粉末180g置于烧杯1中，称取去离子水160g倒入烧杯1中，搅拌15分钟。然后加入分散剂(多聚磷酸钠)1.8g，搅拌15分钟。最后加入粘结剂110g，混合搅拌1小时，制备出ZrO2浆料。
(2)PEEK料将的制备：称取粒度为20～40μm的PEEK24g置于烧杯2中，加入适量无水乙醇约24ml，搅拌10分钟使PEEK完全溶解。然后再加入分散剂0.24g，搅拌10分钟。最后加入粘结剂6g，搅拌30分钟，制备出PEEK浆料。
(3)将PEEK浆料倒入ZrO2浆料混到一起，边倒入边用玻璃棒搅拌，完全倒入后再搅拌2～3小时，混合成固含量为41％的浆料。
(4)用喷雾造粒的方法制备ZrO2/PEEK包覆粉；采用气流式喷雾造粒装置，喷雾造粒参数设置为：进风温度280℃，出风温度130℃，雾化器频率为110Hz，喷嘴气流量压力控制在0.08-0.1MPa之间，蠕动泵转速30r/min，进料泵转速为40r/min，进料速度控制在10ml/min。将浆料引入，最后获得干燥的固体ZrO2/PEEK包覆粉。
(5)将得到的固体ZrO2/PEEK包覆粉喂料进行筛选，筛选出粒度尺寸为-200～+300目的适合喷涂的粉末。
2:ZrO2-PEEK复合涂层的制备
调节工作电流500A、电弧电压55V，其他喷涂工艺参数与实例1相同，进行喷涂。得到ZrO2-PEEK复合涂层，涂层的厚度约为300μm。
上述制得的ZrO2/PEEK包覆粉的SEM类似实例1，制备的包覆粉球形度很高，微米级ZrO2很好的包裹在PEEK表面。
上述制得的ZrO2-PEEK复合涂层的SEM图类似图1所示，涂层呈典型的层状结构，涂层组织结构较为致密，PEEK均匀的分布在涂层中，增加了陶瓷涂层的韧性。
对上述制得的ZrO2-PEEK复合涂层进行摩擦磨损实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一ZrO2涂层作为对比。采用SFT-2M型销盘式摩擦磨损试验机比较分析单一ZrO2和复合涂层在20N和30N载荷条件下的磨损量试验，磨损实验时间为30min。通过摩擦实验后测得涂层的磨损量趋势类似实例1，与单一ZrO2涂层相比，本实施例中的ZrO2-PEEK复合涂层的磨损率低于单一ZrO2涂层，ZrO2-PEEK复合涂层表现出更加优异的耐磨性。
对上述制得的ZrO2-PEEK复合涂层进行电化学实验。为了对比起见，用相同喷涂参数下喷涂的单一ZrO2涂层作为对比。电化学实验参数同实例1，复合涂层的腐蚀电位和腐蚀电流均低于单一ZrO2涂层表现出更优异的耐腐蚀性。
实施例5：
本实施例中，用喷雾造粒的方法制备了Ti/PEEK复合粉，在45#钢基体试样表面采用反应等离子喷涂工艺制备TiN-PEEK复合涂层。
Ti/PEEK复合粉及涂层的制备方法如下：
其他步骤同实施例2，不同之处为PEEK和Ti粉的粒径相同；PEEK的粒径大小为20～40μm，Ti粉的粒径大小为20～40μm。制得的复合粉大多是PEEK包Ti粉只有少量的Ti包PEEK，而且包裹不致密，部分PEEK裸露在外。不能形成包覆粉。用该粉末喷涂得到涂层的性能较差，PEEK发生降解，不能有效发挥有机物的自润滑作用。而且形成孔洞，增加涂层孔隙率，降低了涂层质量。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (5)

1.一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉，其特征为该复合粉由以下方法制得，包括以下步骤：
(1)陶瓷浆料的制备：将去离子水加入到陶瓷粉末中，搅拌，然后加入分散剂，继续搅拌；再加入粘结剂，最后经搅拌后得到陶瓷粉浆料；
其中，分散剂的质量为陶瓷粉末质量的0.9％～1.1％，去离子水的质量为陶瓷粉末质量的5/6～10/9，粘结剂质量为陶瓷粉末质量的5/9～2/3；
(2)有机物浆料的制备：将无水乙醇倒入有机物粉末中，搅拌使有机物粉末溶解后，再加入分散剂，继续搅拌，最后加入粘结剂，搅拌后得到有机物浆料；
其中，本步骤中的分散剂的质量为有机物粉末的0.9％～1.1％；无水乙醇的质量为有机物质量的3/5～1，粘接剂质量为有机物的1/4～1/5；
(3)将两种浆料混到一起，再搅拌2～3小时，得到混合均匀固含量为30％-50％的复合粉浆料；
其中，质量配比为陶瓷粉末：有机物粉末＝9:1～7:1；
陶瓷为Al2O3、TiN、BN、ZrO2、Cr2O3或Nb2O5，陶瓷粉末的粒径范围为30nm～5μm；
有机物为PEEK(聚醚醚酮)、PTFE(聚四氟乙烯)；有机物粉末的粒径范围为20～40μm；
(4)用喷雾造粒的方法制备陶瓷包覆有机物复合粉末；采用气流式喷雾造粒装置，喷雾造粒参数设置为：进风温度260℃～300℃，出风温度110℃～130℃，雾化器频率为100～110Hz，喷嘴气流量压力控制在0.08-0.1MPa之间，蠕动泵转速35-40r/min，进料泵转速为30～40r/min进料速度控制在10～14ml/min；将浆料引入获得干燥的固体陶瓷包覆有机物复合粉；
(5)将干燥的固体陶瓷包覆有机物复合粉进行筛选，筛选出粒度尺寸为-200～+300目的的粉末。
2.如权利要求1所述的适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉，其特征为所述的粘结剂由增稠剂与去离子水在95℃条件下搅拌40～45分钟制备而成，质量比为增稠剂：去离子水＝1：100；所述的增稠剂为羟甲基纤维素钠。
3.如权利要求1所述的适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉，其特征为所述的分散剂为多聚磷酸钠。
4.一种适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉的喷涂方法，其特征为包括以下步骤：
(1)对基体试样表面进行预处理；
(2)在基体表面预先喷涂Ni-10％wtAl自熔性合金粉体，得到厚度为80～120μm的粘结底层；所述的基体为金属材料；
(3)将权利要求1制得的陶瓷包覆有机物复合粉放入送粉器中，采用等离子喷涂的方法喷涂到基体表面，得到陶瓷-有机物复合涂层，涂层的厚度为300-500μm；
其中，喷涂参数设置为：工作电流400～500A；电弧电压50～60V；氩气流量40～60L/min，压力0.6～0.8MPa；氮气流量7～10L/min，压力0.6～0.8MPa；送粉速率2～5L/min；喷涂距离80～110mm；喷涂角度为90°；其中氮气作为送粉气，氩气作为保护气。
5.如权利要求4所述的适于喷涂的陶瓷包覆有机物复合粉的喷涂方法，其特征为所述的金属材料具体为45#钢、Q235或Q345。
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