本實(shí)驗(yàn)通過冷噴涂技術(shù)制備了Cu2O 的質(zhì)量含量分別為0%，10% ，20%和30%的四種Cu-Cu2O 涂層。通過環(huán)境掃描電鏡、金相顯微鏡對涂層孔隙率和顆粒變形率等微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，同時(shí)對涂層進(jìn)行了顯微硬度檢測，討論了涂層微觀結(jié)構(gòu)、顯微硬度和涂層沉積效果之間的關(guān)系。各組分涂層均具有較低的孔隙率，能有效起到阻止海水等腐蝕性介質(zhì)滲入，具有較好的耐蝕性。涂層孔隙率隨Cu2O 含量的增加而降低。涂層中顆粒變形較充分，涂層致密度較好。銅顆粒的平均變形程度與涂層顯微硬度均隨涂層中Cu2O 含量的增加而增大。

　　在之前的研究中，作者分析了艦船的污損狀況及長效防污涂料的研究進(jìn)展，同時(shí)針對艦船海底門、海底格柵等部位海水流速大、常用有機(jī)及低表面能船體防污涂料無法滿足需求的現(xiàn)狀，結(jié)合先進(jìn)冷噴涂技術(shù)的特點(diǎn)，提出了以本身具有一定防污效果的銅與防污涂料的主要防污劑Cu₂O 為原料，利用冷噴涂技術(shù)制備密度、硬度較高，結(jié)合力較強(qiáng)的長效防污涂層。本文制備了冷噴涂Cu-Cu₂O涂層，通過掃描電鏡(SEM) 、X 射線衍射(XRD) 技術(shù)對涂層孔隙率和顆粒變形率等微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，同時(shí)對涂層進(jìn)行了顯微硬度檢測，討論了涂層微觀結(jié)構(gòu)、顯微硬度和涂層沉積效果之間的關(guān)系。

1、實(shí)驗(yàn)方法

1.1、噴涂原料

　　本實(shí)驗(yàn)運(yùn)用冷噴涂技術(shù)制備了Cu₂O 質(zhì)量含量分別為0% ，10%，20% 和30% 的四種Cu-Cu₂O 涂層。實(shí)驗(yàn)中四種冷噴涂涂層的制備工藝參數(shù)都為:噴涂溫度300℃ ，壓力2MPa，噴涂距離20 mm。基體材料為Q235 鋼材。

　　實(shí)驗(yàn)所用的Cu 顆粒為銅黃色準(zhǔn)球狀顆粒。從圖1 可以看到Cu粉的直徑一般在50 um 左右，粒度分布比較均勻，且表面光滑，球形度較好，利于獲得質(zhì)量較好的涂層。

圖1 Cu 顆粒SEM 照片

　　Cu₂O為暗紅色粉末，大都為球形，粒度分布較為分散，從1 um 到10 um 不等如圖2，所示。但是這些顆粒大都發(fā)生了團(tuán)聚，形成10 um 到20 um 的團(tuán)聚大顆粒。圖3 顯示了粒子尺寸對沉積效果的影響。因此Cu₂O 粉末顆粒的團(tuán)聚使其粒度增加到10 um 以上，更有利于Cu₂O 顆粒的沉積。

圖2 Cu₂O 粉末SEM 照片

圖3 粒子尺寸對沉積效果的影響

結(jié)論

　　本文利用冷噴涂技術(shù)制備了Cu-Cu₂O 涂層，而后通過SEM、顯微硬度計(jì)以及金相顯微鏡等研究了涂層孔隙率、顆粒變形率、顯微硬度以及Cu₂O 含量的關(guān)系。結(jié)論如下:

　　(1) 各組分涂層均具有較低的孔隙率，能有效起到阻止海水等腐蝕性介質(zhì)滲入，具有較好的耐蝕性。涂層孔隙率隨Cu₂O 含量的增加而降低。

　　(2) 涂層中顆粒變形較充分，涂層致密度較好。銅顆粒的平均變形程度隨涂層中Cu₂O 含量的增加而增大。

　　(3) 隨著Cu₂O 含量的增加，涂層硬度增大，當(dāng)Cu₂O 增多到30%時(shí)，涂層硬度的變化不再明顯。

　　(4) 涂層硬度與顆粒扁平率隨著距界面距離的增大均出現(xiàn)下降-平臺(tái)-下降的變化，體現(xiàn)了顆粒變形程度與涂層硬度間的因果關(guān)系。