专利摘要

本发明提供了一种纳米粉末制备复合涂层的工艺，包括：对工件进行预处理；用粘接剂溶液将纳米粉末材料均匀混合成液体状；采用静电喷涂法，将电源的正极连接工件并接地，而负极高压连接静电喷枪，枪口与工件形成一强电场区域，喷涂时压缩空气将液体状的纳米粉末材料抽吸至静电喷枪嘴雾化，在电场的作用下，迅速飞向正极，均匀地吸附在工件的表面，然后真空干燥，形成预置层；对所述预置层进行激光熔覆，即得复合涂层。本发明的复合涂层固化时间短，附着力强，外观质量优异、成本低，纳米粉末均匀、表面光滑平坦。

权利要求

1.一种纳米粉末制备复合涂层的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

(1)对工件进行预处理，清理掉工件表面的灰尘、油垢和锈蚀；

(2)用粘接剂溶液将纳米粉末材料均匀混合成液体状，备用；所述纳米粉末材料为纯纳米陶瓷粉末，金属与纳米陶瓷混合粉末，或包覆型粉末；所述金属包括Ni基、Co基或Fe基；所述纳米陶瓷粉末包括纳米WC、纳米BN、纳米AlN、纳米SiC或其中的任意复合粉末；所述粘接剂为环 氧聚酯粉末涂料，所述环 氧聚酯粉末涂料包括环 氧树酯、聚酯树酯、固化剂和颜料；

(3)采用静电喷涂法，将电源的正极连接工件并接地，而负极高压连接静电喷枪，枪口与工件形成一强电场区域，喷涂时压缩空气将液体状的纳米粉末材料抽吸至静电喷枪嘴雾化，在电场的作用下，迅速飞向正极，均匀地吸附在工件的表面，置于真空干燥箱中烘干，形成预置层；

(4)对所述预置层进行激光熔覆，即得复合涂层；所述激光熔覆的各工艺参数如下：功率800-3500W，氩气流量1200-2400ml/min，扫描速度2-8mm/s，离焦量10-30mm。

2.如权利要求1所述的一种纳米粉末制备复合涂层的工艺，其特征在于：所述静电喷涂的各工艺参数如下：静电输出60～90kV，电流10～20uA，流速压力0.3～0.45MPa，机体预热温度100～180℃，喷涂时间20～50s，喷枪往复速度30～60mm/s，喷涂流量2～5cc/s，树脂/纳米粉末0.2～0.6，烘烤时间20～50min。

说明书

【技术领域】

本发明具体涉及一种纳米粉末制备复合涂层的工艺。

【背景技术】

纳米结构材料是指几何尺寸达到纳米量级，并且表现出一些截然不同于普通结构材料力学和物理化学性能的材料。利用纳米结构材料的优越性来制备涂层，为材料表面处理技术提供了新的研究方向。目前，纳米陶瓷涂层主要制备方法有溶胶－凝胶、物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、激光熔覆、热喷涂等。纳米粉末，其粉末粒度降低到纳米尺度，具有普通粉末材料不具备的特殊性质，因此，吸引了研究者们的注意，将纳米陶瓷粉作为主体材料，利用激光熔覆于金属合金表面制备纳米陶瓷复合涂层。以上研究表明，采用激光熔覆纳米陶瓷粉末制备纳米结构涂层初步显示了纳米材料的“纳米效应”与激光工艺相结合的优势，不过也存在一系列问题。由于纳米粉末细小，如同步送粉容易堵塞喷头，纳米粉末易气化、飞溅，涂层易产生空洞、裂纹和剥落等问题。这些因素的综合作用使得激光熔覆纯纳米粉末所制备的纳米结构涂层还达不到预期的效果。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题，本发明在于提供一种纳米粉末制备复合涂层的工艺。

本发明是这样实现的：一种纳米粉末制备复合涂层的工艺，包括以下步骤：

(1)对工件进行预处理，清理掉工件表面的灰尘、油垢和锈蚀；

(2)用粘接剂溶液将纳米粉末材料均匀混合成液体状，备用；

(3)采用静电喷涂法，将电源的正极连接工件并接地，而负极高压连接静电喷枪，枪口与工件形成一强电场区域，喷涂时压缩空气将液体状的纳米粉末材料抽吸至静电喷枪嘴雾化，在电场的作用下，迅速飞向正极，均匀地吸附在工件的表面，置于真空干燥箱中烘干，形成预置层；

(4)对所述预置层进行激光熔覆，即得复合涂层。

进一步地，所述静电喷涂的各工艺参数如下：静电输出60～90kV，电流10～20uA，流速压力0.3～0.45MPa，机体预热温度100～180℃，喷涂时间20～50s，喷枪往复速度30～60mm/s，喷涂流量2～5cc/s，树脂/纳米粉末0.2～0.6，烘烤时间20～50min。

进一步地，所述激光熔覆的各工艺参数如下：功率800-3500W，氩气流量1200-2400ml/min，扫描速度2-8mm/s，离焦量10-30mm。

进一步地，所述纳米粉末材料为纯纳米陶瓷粉末，金属与纳米陶瓷混合粉末，或包覆型粉末。

进一步地，所述金属包括Ni基、Co基或Fe基；所述纳米陶瓷粉末包括纳米WC、纳米BN、纳米AlN、纳米SiC、纳米TiO₂或其中的任意复合粉末。

进一步地，所述粘接剂为还氧聚酯粉末涂料，所述还氧聚酯粉末涂料包括还氧树酯、聚酯树酯、固化剂和颜料。

本发明的优点在于：复合涂层固化时间短，附着力强，外观质量优异、成本低，纳米粉末均匀、表面光滑平坦。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明中复合涂层的SEM图。

图2为本发明中复合涂层的复合涂层表面粗糙度图。

【具体实施方式】

一种纳米粉末制备复合涂层的工艺，包括以下步骤：

(1)对工件进行预处理，清理掉工件表面的灰尘、油垢和锈蚀；

(2)用粘接剂溶液将纳米粉末材料均匀混合成液体状，备用；

所述粘接剂为还氧聚酯粉末涂料，所述还氧聚酯粉末涂料包括还氧树酯、聚酯树酯、固化剂和颜料。

所述纳米粉末材料为纯纳米陶瓷粉末，金属与纳米陶瓷混合粉末，或包覆型粉末。所述金属包括Ni基、Co基或Fe基；所述纳米陶瓷粉末包括纳米WC、纳米BN、纳米AlN、纳米SiC或纳米TiO₂或复合粉末。

(3)采用静电喷涂法，将电源的正极连接工件并接地，而负极高压连接静电喷枪，枪口与工件形成一强电场区域，喷涂时压缩空气将液体状的纳米粉末材料抽吸至静电喷枪嘴雾化，在电场的作用下，迅速飞向正极，均匀吸附在工件的表面，置于真空干燥箱中烘干，形成预置层；

所述静电喷涂的各工艺参数如下：静电输出60～90kV，电流10～20uA，流速压力0.3～0.45MPa，机体预热温度100～180℃，喷涂时间20～50s，喷枪往复速度30～60mm/s，喷涂流量2～5cc/s，树脂/纳米粉末0.2～0.6，烘烤时间20～50min。静电喷涂的这些参数能够优化静电喷涂的涂层性质如平整、均匀、光滑。

以静电喷枪进行喷涂时，由于负极的关系产生强烈的电晕形成离子区域，可让喷出的纳米粒子带负电荷，并进一步雾化方式将其均匀喷洒预置在正极基体材料表面，使预置层平整均匀、均匀、光滑。

(4)对所述预置层进行激光熔覆，即得复合涂层，复合涂层平整、均匀、光滑。

所述激光熔覆的各工艺参数如下：功率800-3500W，氩气流量1200-2400ml/min，扫描速度2-8mm/s，离焦量10-30mm。激光熔覆的参数设置能够优化激光熔覆的涂层性质如附着力强，少气孔，裂纹，微结构层致密。

本发明采用静电喷涂法预置纳米粉末，有利于激光熔覆纳米材料后的使熔覆涂层织细化；静电喷涂法预置纳米粉末，可以控制混合粉中纳米颗粒的加入量，使在激光熔覆涂层中不会出现如同步送粉容易堵塞喷头，纳米粉末易气化、飞溅，涂层易产生空洞、裂纹和剥落等问题，也可解决纳米颗粒材料尺寸和质量太小及喷涂过程中容易发生烧结的问题；静电喷涂法预置纳米粉末可以缓解纳米颗粒由于极易团聚以及与基体较差的兼容性，使得其力学性能进一步改善，环境无污染，固化时间短，附着力强，外观质量优异、成本低。

请参阅图1，采用本发明的静电喷涂法制备纳米粉末复合涂层，相比于传统的溶胶一凝胶法，具有以下优点：

请参阅图2，图2的左图为粗度等高线图，右为本发明的复合涂层表面粗糙度分析图，从图2可知，本发明的复合涂层表面颗粒大小为0.3～8微米，侧面膜厚为34微米，颗粒大小、膜厚、密度适中，光滑平坦。

本发明具有适用范围宽、粉末利用率高、成本低廉、工艺简单、控制简便、所形成预置层的纳米粉末均匀、表面光滑平坦等优点，能够提高激光被熔覆件的质量，从而延长了被熔覆件的使用寿命。

本发明采用纳米陶瓷/金属复合涂层，将基体金属和表面纳米陶瓷涂层的特点结合起来，发挥两类材料的综合优势，使得其在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面有显著改善。

一种纳米粉末制备复合涂层的工艺专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。