【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到螺杆表面涂层，具体涉及一种螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层及其制备方法。
技术介绍
1、螺杆是挤出机、注塑机等塑料机械的核心组成部件之一，其质量直接决定一台设备的生产效率和产品质量。但螺杆的工作环境较为恶劣，常常处于200-300℃的高温高压环境中，还承受较大的剪切力和摩擦力，高温熔体及添加物的腐蚀及粘附，极易失效，使用寿命只有6-8个月。尤其随着塑料工业的发展，应用领域的扩大，“禁塑、限塑”、“双碳行动”等政策的推进及社会环保意识增强，可降解塑料、无溶剂高粘树脂、功能性填料或助剂等新材料应用越来越多；制品的精密化、功能多元化要求越来越高；生产过程的环保、低碳节能要求力度越来越大；传统的塑机和螺杆技术落后，越来越不能满足多样化的技术需求，因此提高螺杆表面耐磨损、耐腐蚀和抗粘附性能，对研发智能化、机械精密化、大型化的高端塑机、保证塑料制品的质量和提高生产率具有重要意义。
2、为了提升螺杆的综合性能，国内外学者研发了众多技术，一是采用性能优异的合金材料制作螺杆，但会大大增加制造成本；二是在螺杆表面采用表面强化技术处理，包括表面淬火、渗碳、渗氮等传统工艺，和通过电镀、热喷涂、激光熔覆、气相沉积等技术在螺杆表面涂敷厚度为几纳米到几个微米的覆盖层，一般为电镀层、碳化物、氮化物等硬质涂层，仅依靠硬度提高螺杆表面耐磨性、耐腐蚀等性能，但没有考虑螺杆与物料间的相容性、粘附性能。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提出一种螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其关键在于：所述复合涂层由内而外包括硬质镀层和有机涂层，所述硬质镀层形成于螺杆基材的表面，所述有机涂层采用侧链枝接硅氧烷基团和邻碳硼烷基团的聚酰亚胺，其分子式为：
4、
5、其中，r为邻碳硼烷基团。
6、进一步的，所述硬质镀层由硬质合金材料形成，所述硬质合金材料为crirnin。
7、进一步的，所述邻碳硼烷基团的分子式为：
8、
9、进一步的，所述有机涂层的玻璃化转变温度tg为560℃,空气气氛下800℃残重不小于95.8wt％。
10、第二方面，本专利技术提出一种如第一方面所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，包括如下步骤：
11、步骤1、螺杆基材预处理；
12、步骤2、装炉：将所需靶材、螺杆基材装入内壁干净光滑、无粉尘颗粒附着的腔体对应位置；
13、步骤3、硬质镀层制备：采用多弧离子镀技术，在螺杆基材的表面制备所述硬质镀层；
14、步骤4、有机涂层制备：采用高功率脉冲磁控溅射技术，在所述硬质镀层的表面制备所述有机涂层。
15、进一步的，步骤1中所述螺杆基材预处理包括：
16、表面油脂去除过程：采用无水乙醇对螺杆基材超声清洗10min除去表面油脂；
17、表面杂质去除过程：采用干冰对螺杆基材清洗5min除去表面杂质。
18、进一步的，步骤3中所述硬质镀层制备的具体步骤如下：
19、步骤3.1、将腔体抽真空，并升温至450℃，通入氩气至腔体内气压保持在0.8pa，开启基材偏压和刻蚀弧源，用氩等离子体对螺杆基材表面进行刻蚀清洗，刻蚀弧源电流60a、分别在-200v、-400v和-600v偏压下轰击刻蚀5min；
20、步骤3.2、增大氩气流量至腔体内气压保持在1.5pa，单独开启cr靶，在靶电流50a、偏压-30v条件下施镀cr过渡层10min；
21、步骤3.3、将氩气改为氮气，腔体内气压保持在2pa，沉积crn镀层，在cr靶电流80a、偏压-100v条件下施镀时间15min；
22、步骤3.4、增大氮气流量至腔体内气压保持在2.5pa，同时开启cr靶和irni合金靶，施镀crirnin镀层，在cr靶电流80a、irni合金靶电流100a、偏压-100v条件下施镀时间90min；
23、步骤3.5、将氮气改为氩气，腔体内气压保持在1.5pa，开启基体偏压和间歇性刻蚀弧源，用氩等离子体对crirnin镀层表面进行刻蚀，刻蚀弧源电流120a、分别在-800v和-1000v偏压下轰击刻蚀10min，形成所述硬质镀层。
24、进一步的，在刻蚀清洗和施镀过程中，腔体内温度为450℃，样品台的转速为3r/min。
25、进一步的，所述irni合金靶中ir和ni的质量比为2:8。
26、进一步的，步骤4中所述有机涂层制备的具体步骤如下：
27、当腔体内温度降至250℃时进行脉冲磁控溅射；
28、脉冲磁控溅射过程中：有机涂层靶充电电压为360v，微脉冲宽度为750μm，频率为75hz，弱离化阶段为200μs、强离化阶段为400μs、强离化阶段微脉冲开启为8μs、占空比为45％，偏压为-60v，腔内压力为3mpa，沉积时间为30min。
29、本专利技术的显著效果是：
30、1、本专利技术将硬质镀层与低表面能特性的有机涂层相结合，通过多弧离子镀和脉冲磁控溅射复合沉积技术制备了一种由硬质镀层和有机涂层构成的螺杆表面用复合涂层，不仅在保持涂层硬度的基础上，赋予了涂层低表面能特性，而且降低了涂层与物料间相互粘附性能，有效提高了螺杆表面的耐磨、耐腐蚀等性能。
31、2、本专利技术在具有耐磨性好、耐腐蚀性强、延展性良好等优点的crn硬质镀层基础上，添加其他元素制备了crirnin多元镀层，其中：ni能够阻止镀层柱状生长结构，细化晶粒，从而提高镀层的力学性能与耐腐蚀性能，还会降低镀层的表面自由能；铱(ir)作为一种超高温抗氧化材料，其不但熔点高、硬度大，而且在高温下具有极强的稳定性和极低的氧渗透率，可大大提高镀层的抗高温氧化性能。
32、3、本专利技术中有机涂层采用侧链枝接硅氧烷基团和邻碳硼烷基团的聚酰亚胺，其中：硅氧烷基团的硅原子上有机取代基之间的距离较大，相互之间的作用力较弱，绕si-o键旋转的势垒低，使硅氧烷链极其柔顺，更容易迁移到表面，赋予涂层优异的低表面能特性，水接触角约为102.5°，大大降低了物料在螺杆表面的粘附作用；邻碳硼烷具有稳定的笼状结构、较强的电子吸附特性，因此体积位阻效应大、热稳定性优异，且可与聚酰亚胺主链上的有机芳香结构间形成b-h···π化学键的相互作用，赋予涂层极高的耐高温性能，能够满足螺杆大部分应用环境的温度需求。
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1.一种螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述复合涂层由内而外包括硬质镀层和有机涂层，所述硬质镀层形成于螺杆基材的表面，所述有机涂层采用侧链枝接硅氧烷基团和邻碳硼烷基团的聚酰亚胺，其分子式为：
2.根据权利要求1所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述硬质镀层由硬质合金材料形成，所述硬质合金材料为CrIrNiN。
3.根据权利要求1所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述邻碳硼烷基团的分子式为：
4.根据权利要求1所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述有机涂层的玻璃化转变温度Tg为560℃,空气气氛下800℃残重不小于95.8wt％。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤1中所述螺杆基材预处理包括：
7.根据权利要求5所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：步
8.根据权利要求7所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：在刻蚀清洗和施镀过程中，腔体内温度为450℃，样品台的转速为3r/min。
9.根据权利要求7所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：所述IrNi合金靶中Ir和Ni的质量比为2:8。
10.根据权利要求5所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，其特征在于：步骤4中所述有机涂层制备的具体步骤如下：
...【技术特征摘要】
1.一种螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述复合涂层由内而外包括硬质镀层和有机涂层，所述硬质镀层形成于螺杆基材的表面，所述有机涂层采用侧链枝接硅氧烷基团和邻碳硼烷基团的聚酰亚胺，其分子式为：
2.根据权利要求1所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述硬质镀层由硬质合金材料形成，所述硬质合金材料为crirnin。
3.根据权利要求1所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述邻碳硼烷基团的分子式为：
4.根据权利要求1所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层，其特征在于：所述有机涂层的玻璃化转变温度tg为560℃,空气气氛下800℃残重不小于95.8wt％。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的螺杆表面低粘、耐磨、防腐蚀复合涂层的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王海荣，孙保库，陈静华，邹银华，叶贤槐，卢芳芳，
申请(专利权)人：舟山市质量技术监督检测研究院，
类型：发明
国别省市：
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