本發明涉及涂層技術領域，尤其涉及一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料及其制備方法。
背景技術：
涂層是涂料一次施涂所得到的固態連續膜，是為了起防護、絕緣、裝飾等作用而涂布于金屬、織物、塑料等基體上的塑料薄層。涂料可以為氣態、液態、固態，通常根據需要噴涂的基質決定涂料的種類和狀態。現代工業需要工件能夠在高溫、腐蝕等嚴苛工況下進行工作，因此對于工件材料的要求也越來越高，同時在工件的施工關鍵部位實施涂層保護，可有效的保護工件，從而節約生產成本。目前市面上現有的涂層材料按功能性不同可分為耐磨損涂層材料、耐熱抗氧化涂層材料、抗大氣和浸漬腐蝕涂層材料、電導和電阻涂層材料、恢復尺寸涂層材料、機械部件間隙控制涂層材料和耐化學腐蝕涂層材料。現有技術中所用涂層材料涂布的涂層，易產生氣泡和和夾雜，因此很難獲得干凈、牢固的界面，所獲得的涂層致密度和韌性不高，容易出現開裂、翹曲和脫落等問題。隨著現代工業化的飛速發展，迫切需要高性能的保護金屬基體的涂層復合材料。基于上述陳述，本發明提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料及其制備方法。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料及其制備方法。
一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，所述金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強層和外層表面涂層構成；所述金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；所述金屬基體表面過渡層由46～67%的氟化銅、15～30%碳化硼和20～40%的鋅粉制成；所述中間增強層由50～70%的二氧化鈦和30～60%的氧化鋁制成；所述外層表面涂層由琺瑯制成。
優選的，所述金屬基體表面過渡層由52%的氟化銅、24%碳化硼和34%的鋅粉制成。
優選的，所述中間增強層由58%的二氧化鈦和42%的氧化鋁制成。
優選的，所述外層表面涂層由琺瑯制成，其中琺瑯由石英、氧化鈦、氧化銻、三氧化二鋁、氧化鎂混合后熔融制成。
本發明還提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料的制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末進行充分研磨后混合，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進行充分研磨后混合，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進行充分研磨后混合，將混合均勻的混合粉末制成中間增強層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環境下對壓坯進行熱壓燒結反應，燒結結束后保溫擴散，冷卻后對表面進行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，然后將制品置于箱式爐中燒結形成外層表面涂層。
優選的，所述步驟S1～S3中的研磨后混合具體指將原料放入球磨機中研磨成粒徑為1～300μm的細粉末后以200～400r/min的轉速進行攪拌混合25～50min。
優選的，所述步驟S4中的燒結過程中施加的壓力為28～42MPa，燒結溫度為920～1100℃，保溫擴散過程的時間為1.5～2.5h。
優選的，所述步驟S5中的噴涂速度為100～300g/min，噴涂量為350～550g/cm3，燒結溫度為780～850℃。
本發明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化的作用，能夠有效的保護金屬基體不受大氣氧化、酸堿腐蝕及其他外部損害，本發明還提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料的制備方法，通過壓坯制成金屬基體、金屬基體表面過渡層和中間增強層，將其共同燒結后在其表面涂布外層表面涂層，最后燒結制成，本發明提出的制備方法科學、簡單，所得的制品表面涂層致密度好，韌性高，界面干凈、牢固，且不會產生氣泡和夾雜，可廣泛應用于金屬表面涂層領域，值得推廣。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步解說。
實施例一
本發明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強層和外層表面涂層構成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由45%的氟化銅、28%碳化硼和27%的鋅粉制成；中間增強層由55%的二氧化鈦和45%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機中研磨成粒徑為200μm的細粉末后以400r/min的轉速進行攪拌混合28min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進放入球磨機中研磨成粒徑為80μm的細粉末后以280r/min的轉速進行攪拌混合25min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進放入球磨機中研磨成粒徑為120μm的細粉末后以280r/min的轉速進行攪拌混合50min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環境下，施加30MPa的壓力對壓坯進行熱壓燒結反應，燒結溫度為1000℃，燒結結束后保溫擴散2h，冷卻后對表面進行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為150g/min，噴涂量為400g/cm3，噴涂結束后將制品置于箱式爐中燒結形成外層表面涂層，燒結溫度為800℃。
實施例二
本發明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強層和外層表面涂層構成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由58%的氟化銅、20%碳化硼和22%的鋅粉制成；中間增強層由70%的二氧化鈦和30%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機中研磨成粒徑為100μm的細粉末后以250r/min的轉速進行攪拌混合42min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進放入球磨機中研磨成粒徑為20μm的細粉末后以320r/min的轉速進行攪拌混合30min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進放入球磨機中研磨成粒徑為80μm的細粉末后以220r/min的轉速進行攪拌混合42min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環境下，施加35MPa的壓力對壓坯進行熱壓燒結反應，燒結溫度為950℃，燒結結束后保溫擴散1.8h，冷卻后對表面進行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為200g/min，噴涂量為350g/cm3，噴涂結束后將制品置于箱式爐中燒結形成外層表面涂層，燒結溫度為780℃。
實施例三
本發明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強層和外層表面涂層構成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由62%的氟化銅、18%碳化硼和20%的鋅粉制成；中間增強層由68%的二氧化鈦和32%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機中研磨成粒徑為0μm的細粉末后以300r/min的轉速進行攪拌混合30min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進放入球磨機中研磨成粒徑為150μm的細粉末后以250r/min的轉速進行攪拌混合40min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進放入球磨機中研磨成粒徑為30μm的細粉末后以350r/min的轉速進行攪拌混合32min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環境下，施加28MPa的壓力對壓坯進行熱壓燒結反應，燒結溫度為1100℃，燒結結束后保溫擴散2.5h，冷卻后對表面進行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為100g/min，噴涂量為450g/cm3，噴涂結束后將制品置于箱式爐中燒結形成外層表面涂層，燒結溫度為820℃。
實施例四
本發明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強層和外層表面涂層構成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由65%的氟化銅、15%碳化硼和20%的鋅粉制成；中間增強層由50%的二氧化鈦和50%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機中研磨成粒徑為1μm的細粉末后以200r/min的轉速進行攪拌混合35min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進放入球磨機中研磨成粒徑為200μm的細粉末后以400r/min的轉速進行攪拌混合50min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進放入球磨機中研磨成粒徑為200μm的細粉末后以300r/min的轉速進行攪拌混合25min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環境下，施加42MPa的壓力對壓坯進行熱壓燒結反應，燒結溫度為1050℃，燒結結束后保溫擴散2.2h，冷卻后對表面進行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為250g/min，噴涂量為550g/cm3，噴涂結束后將制品置于箱式爐中燒結形成外層表面涂層，燒結溫度為850℃。
實施例五
本發明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，由金屬基體、金屬基體表面過渡層、中間增強層和外層表面涂層構成；其中金屬基體由兩種或兩種以上的金屬粉末制成；金屬基體表面過渡層由50%的氟化銅、18%碳化硼和32%的鋅粉制成；中間增強層由58%的二氧化鈦和42%的氧化鋁制成；外層表面涂層由琺瑯制成。
其制備方法，包括以下步驟：
S1、將兩種或兩種以上的金屬粉末放入球磨機中研磨成粒徑為300μm的細粉末后以350r/min的轉速進行攪拌混合50min，將混合均勻的金屬粉末制成金屬基體壓坯；
S2、將所述重量百分比的氟化銅、碳化硼和鋅粉進放入球磨機中研磨成粒徑為100μm的細粉末后以200r/min的轉速進行攪拌混合35min，將混合均勻的混合粉末制成金屬基體表面過渡層壓坯；
S3、將所述重量百分比的二氧化鈦和氧化鋁進放入球磨機中研磨成粒徑為150μm的細粉末后以400r/min的轉速進行攪拌混合38min，將混合均勻的混合粉末制成中間增強層壓坯；
S4、將上述制成的金屬基體壓坯、金屬基體表面過渡層壓坯和中間增強層壓坯共同放入石墨模具中，在真空環境下，施加32MPa的壓力對壓坯進行熱壓燒結反應，燒結溫度為920℃，燒結結束后保溫擴散1.5h，冷卻后對表面進行精修處理；
S5、制備琺瑯漿，利用噴槍工具將制備好的琺瑯漿均勻噴涂在步驟S3中精修處理后的制品表面，噴涂速度為300g/min，噴涂量為500g/cm3，噴涂結束后將制品置于箱式爐中燒結形成外層表面涂層，燒結溫度為810℃。
本發明提出的一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料，具有良好的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化的作用，能夠有效的保護金屬基體不受大氣氧化、酸堿腐蝕及其他外部損害，本發明還提出了一種金屬基耐磨耐蝕表面涂層復合材料的制備方法，通過壓坯制成金屬基體、金屬基體表面過渡層和中間增強層，將其共同燒結后在其表面涂布外層表面涂層，最后燒結制成，本發明提出的制備方法科學、簡單，所得的制品表面涂層致密度好，韌性高，界面干凈、牢固，且不會產生氣泡和夾雜，可廣泛應用于金屬表面涂層領域，值得推廣。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。