一種納米復合粉芯絲材制造技術

本發明專利技術公開了一種納米復合粉芯絲材。本發明專利技術的技術方案要點為：一種納米復合粉芯絲材，由納米復合粉芯和外皮組成，其中納米復合粉芯占納米復合粉芯絲材質量的25%~40%，所述的外皮為純度大于99.9%的鋁帶，所述的粉芯是由以下質量百分含量的納米材料復合而成的：粒徑小于1000nm的超細鋁粉5%~24.3%、粒徑小于100nm的納米二氧化鈦14.4%~18%、粒徑小于100nm的納米氧化鋁粉36%~45%、粒徑小于100nm的超細氧化鉻25%~31%和混合稀土粉0.3%~1%。本發明專利技術中沿海裝備長效防腐防滑防磨用的納米復合粉芯絲材，采用電弧噴涂設備制備涂層，既適合于沿海或海上裝備，也適用于大氣條件下各種設施鋼結構的防腐防滑防磨。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于材料加工工程中的熱噴涂領域，具體涉及一種納米復合粉芯絲材。本專利技術納米復合粉芯絲材主要用于制備沿海及海上各種裝備及港口設施在海洋氣候條件下的鋼結構防腐防滑防磨涂層。
技術介紹
由于海洋腐蝕環境苛刻，海洋環境中的鋼鐵易與周圍介質發生電化學反應而受到嚴重腐蝕。同時，沿海及海上裝備如海上石油平臺甲板、艦船甲板、直升機起落甲板及港口設備的鋼結構部位，不僅要求有強防腐能力，而且對防滑防磨也有很高的要求。我國目前采用傳統的聚合物加大顆粒金剛砂構成的復合涂層體系，防腐防滑防磨性能較差，嚴重地影響了海洋裝備的使用壽命，同時安全性和可靠性較差。因此開發新型涂層材料體系，以提高沿海及海洋裝備的的防腐防滑防磨性能，以取代現有的防腐材料及工藝，已成為急待解決 的問題之一。
技術實現思路
本專利技術針對沿海及海上裝備的防腐防滑防磨方面存在的不足和缺陷，提供了一種納米復合粉芯絲材，以提高沿海及海上裝備的防腐防滑防磨性能，從而極大地延長沿海及海上裝備的使用壽命，增強其使用的可靠性和安全性，降低運行成本，提高經濟效益。本專利技術的技術方案為一種納米復合粉芯絲材，其特征在于所述的納米復合粉芯絲材由納米復合粉芯和外皮組成，其中納米復合粉芯占納米復合粉芯絲材質量的259Γ40%，所述的外皮為純度大于99. 9%的鋁帶，所述的粉芯是由以下質量百分含量的納米材料復合而成的粒徑小于IOOOnm的超細招粉5% 24. 3%、粒徑小于IOOnm的納米二氧化鈦14. 4°/Γ 8%、粒徑小于IOOnm的納米氧化鋁粉36°/Γ45%、粒徑小于IOOnm的超細氧化鉻259Γ31%和混合稀土粉O. 39Tl%。所述的混合稀土粉的化學成分如表I所示。表I混合稀土的化分(wt%) La Ce Pr Nd Fe Mg Sn 33丨59丨4. 6丨〈1. O |θ. 17 |θ. 25 |l. 2本專利技術所述的納米復合粉芯絲材的制備方法，其特征在于包括以下步驟(I)、按照上述納米復合粉芯的比例稱取原料制備納米復合粉芯；(2)、將選擇用的鋁帶軋成U形，再向U形槽中加入步驟(I)制備的納米復合粉芯，其中納米復合粉芯的質量為所要制備的納米復合粉芯絲材質量的25°/Γ40% ; (3)、將U形槽合口，使納米復合粉芯包裹其中，通過粉芯絲材成型裝置經過拉拔過程，即制得成品納米復合粉芯絲材，納米復合粉芯絲材的直徑為1.6 2. 4mm。本專利技術所述的防腐防滑防磨涂層制備方法為表面噴砂粗糙活化處理，利用噴砂機將待噴涂設備表面噴砂，噴砂后的基體表面粗糙度達到Sa2. 5級以上水平，采用電弧噴涂設備將納米復合粉芯絲材噴涂形成涂層，噴涂工藝根據不同的電弧噴涂設備(普通電弧噴涂或超音速電弧噴涂或高能電弧噴涂)有所區別。本專利技術的沿海裝備長效防腐防滑防磨用納米復合粉芯絲材通過電弧噴涂制備的涂層性能指標為涂層孔隙率小于1%，結合強度大于21MPa，顏色為銀灰色，中性鹽霧實驗1713小時不腐蝕。本專利技術的納米復合粉芯絲材制備的涂層有以下突出的優點(I)、通過電弧噴涂設備制備的涂層會發生自蔓延原位合成反應生成納米陶瓷氧化物增強Al-Cr-Re/Al2O3-TiO2-Cr2O3 ; (2)、本專利技術制備的涂層因納米顆粒的存在和原位合成反應，實現了納米陶瓷顆粒強化、金屬鉻固溶強化等微觀結構特征，具有高致密性、高硬度、高耐磨性和高防滑性能，鹽霧實驗結果表明其防腐性高于純金屬涂層，從而達到了海洋裝備平臺的防腐防滑防磨目的。附圖說明圖1為本專利技術的納米復合粉芯絲材的結構示意圖；圖2為本專利技術的納米復合粉芯絲材成型工藝原理圖；圖3為Al涂層摩擦實驗曲線；圖4為Al-Cr-ReAl2O3-TiO2-Cr2O3納米復合涂層摩擦實驗曲線。 具體實施例方式為了便于理解，下面結合具體的實施例和相應的附圖，對本專利技術的沿海裝備長效防腐防滑防磨用納米復合粉芯絲材作進一步的說明。實施例1 選用10X0. 5 (寬度10mm，厚度為O. 5mm)的鋁帶，先將其軋成U形，將超細鋁粉159. 5克、納米二氧化鈦粉160克、納米氧化鋁粉400克、超細氧化鉻粉280克和混合稀土粉5克放放球磨機中混合20分鐘，然后取混合粉末加入U型的鋁帶槽中，通過合口，拉拔過程，制得直徑為2. Omm的成品絲材，納米復合粉芯的質量為納米復合粉芯絲材的25% 27%。實施例2 選用10X0. 5 (寬度10mm，厚度為O. 5mm)的鋁帶，先將其軋成U形，將超細鋁粉50克、納米二氧化鈦粉144克、納米氧化鋁粉360克、超細氧化鉻粉250克和混合稀土粉10克放放球磨機中混合20分鐘，然后取混合粉末加入U型的鋁帶槽中，通過合口，拉拔過程，制得直徑為1. 6mm的成品絲材，納米復合粉芯的質量為納米復合粉芯絲材的30%。實施例3 選用10X0. 5 (寬度10mm，厚度為O. 5mm)的鋁帶，先將其軋成U形，將超細鋁粉243克、納米二氧化鈦粉180克、納米氧化鋁粉450克、超細氧化鉻粉310克和混合稀土粉3克放放球磨機中混合20分鐘，然后取混合粉末加入U型的鋁帶槽中，通過合口，拉拔過程，制得直徑為2. 4mm的成品絲材，納米復合粉芯的質量為納米復合粉芯絲材的39°/Γ40%。采用由新鄉市布瑞林特機械再制造有限責任公司生產的BR1-400超音速電弧涂設備在設備表面噴涂實施例1制得的納米復合粉芯絲材形成涂層，電弧電壓2iT32V，工作電流175 200A，壓縮空氣壓力為O. 5 O. 7MPa，噴涂距離180 220臟。為評價本專利技術制備的涂層性能，和同等條件下的制備的Al涂層進行了摩擦磨損和中性鹽霧腐蝕對比試驗。對磨副為95氧化鋁陶瓷材料，摩擦磨損試驗儀器型號為=WMM-Wl。試驗條件為，旋轉速度20r/m，載荷500克。摩擦磨損試驗結果如圖2和圖3所示，試驗結果表明，Al涂層的最大摩擦系數O. 348，平均摩擦系數O. 155，而Al-Cr-ReAl2O3-TiO2-Cr2O3納米復合涂層的最大摩擦系數為O. 544，平均摩擦系數為0. 305。由此可見，Al-Cr-ReAl2O3-TiO2-Cr2O3納米復合涂層的摩擦系數在封孔和不封孔條件下均高于Al涂層，從而實現了防滑功能。表2為兩種涂層的中性鹽霧實驗結果權利要求1.一種納米復合粉芯絲材，其特征在于所述的納米復合粉芯絲材由納米復合粉芯和外皮組成,其中納米復合粉芯占納米復合粉芯絲材質量的25°/Γ40%，所述的外皮為純度大于99. 9%的鋁帶，所述的粉芯是由以下質量百分含量的納米材料復合而成的粒徑小于 IOOOnm的超細鋁粉5% 24. 3%、粒徑小于IOOnm的納米二氧化鈦14. 4% 18%、粒徑小于IOOnm 的納米氧化鋁粉36% 45%、粒徑小于IOOnm的超細氧化鉻25% 31%和混合稀土粉O. 3% 1%。2.根據權利要求1所述的納米復合粉芯絲材，其特征在于所述的混合稀土粉的成分為La、Ce、Pr、Nd、Fe、Mg 和 Sn。3.—種權利要求1所述的納米復合粉芯絲材的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (I)、按照上述納米復合粉芯的比例稱取原料制備納米復合粉芯；(2)、將選擇用的鋁帶軋成U形，再向U形槽中加入步驟(I)制備的納米復合粉芯，其中納米復合粉芯的質量為所要制備的納米復合粉芯絲材質量的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米復合粉芯絲材，其特征在于：所述的納米復合粉芯絲材由納米復合粉芯和外皮組成，其中納米復合粉芯占納米復合粉芯絲材質量的25%~40%，所述的外皮為純度大于99.9%的鋁帶，所述的粉芯是由以下質量百分含量的納米材料復合而成的：粒徑小于1000nm的超細鋁粉5%~24.3%、粒徑小于100nm的納米二氧化鈦14.4%~18%、粒徑小于100nm的納米氧化鋁粉36%~45%、粒徑小于100nm的超細氧化鉻25%~31%和混合稀土粉0.3%~1%。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：翟長生，魏滔，駱毛喜，宋希娟，翟騰，
申請(專利權)人：新鄉市布瑞林特機械再制造有限責任公司，
類型：發明
國別省市：