[發明專利]一種鈦合金搪瓷涂層材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201510804657.8
• 申請日: 2015-11-20
• 公開（公告）號: CN105439450A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 單佳;單永其;張文斌
• 申請（專利權）人: 常熟市永達化工設備廠
• 主分類號: C03C8/20
• 分類號: C03C8/20;C23D5/02;C23D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實發明涉及高溫合金材料表面改性領域，具體涉及一種鈦合金搪瓷涂層材料及其制備方法。

背景技術

為了提高鈦合金的抗高溫氧化特性，在鈦合金基體表面施加防護涂層就成為鈦合金發展的新方向。鈦合金表面的高溫防護涂層大致可分為鋁化物涂層、改性鋁化物涂層、MCrAlY包覆涂層和熱障涂層四大類。

搪瓷具有耐高溫氧化、酸性環境熱腐蝕，涂層和基體材料結合緊密，涂層熱膨脹系數可調，熱化學穩定性高，結構致密、抗腐蝕能力優異，同時涂層制備工藝簡單，成本低等優點。但是普通的搪瓷耐受高溫程度有限，所以通過在搪瓷原料中加入耐高溫的氧化釔、氧化鈰等稀土元素，從而提高搪瓷的耐高溫氧化行為。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦合金搪瓷涂層材料及其制備方法，這種鈦合金搪瓷涂層材料具有耐高溫氧化和耐腐蝕的作用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是如下：

鈦合金搪瓷涂層材料，基體材料采用TC4鈦合金，搪瓷涂層配方組成為：SiO2:60~70，ZrO2:5~10，TiO2:3~5，B2O3:1~5，K2O:0.2~3，Sb2O3:0.5~1，SrO:0.1~0.5，NiO:0.2~1，CoO:0~3，CuO:0.1~2.5，ZnO:0~2，CaO:0.2~3，Al2O3:0.5~2.5，MgO:0.1~0.2，NaNO3:5~10。

鈦合金搪瓷涂層材料的制備方法如下：

1）搪瓷釉料的制備，將制備搪瓷釉料的組成按配比稱重并通過機械充分混合，之后放入剛玉鉗堝中，在箱式高溫爐中于1400℃熔煉，直至熔體具有光滑表面時，將熔融的混合物倒入冷水中，冷淬為搪瓷釉料；

2）料漿制備，將上述制得搪瓷釉料中加入黏土、氧化鎳、無水乙醇，,配比為搪瓷釉料60%，黏土5%，氧化鎳5%，無水乙醇30%，球磨100h得到釉漿；

3）基體預處理，水磨砂紙打磨基體表面，之后在丙酮中超聲清洗0.5h；

4）漿料涂覆，采用高壓噴槍將釉漿噴涂到預處理后的基體上，在70~80℃之間進行干燥，最終得到基體表面形成均勻粉狀覆蓋層的胚體；

5）胚體燒結，干燥后的胚體置于耐火磚上，在箱式爐中于950燒結1h。

本發明的優點和有益效果在于：該鈦合金搪瓷涂層材料700℃空氣中氧化增重不大于0.05mg/cm2；在700℃加熱保溫后迅速冷卻的沖擊熱震試驗中，需重復試驗60次方開始出現肉眼可見的裂紋；在高溫熔融鹽中熱腐蝕超過120h仍未出現明顯裂紋。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

實施例1

鈦合金搪瓷涂層材料，基體材料采用TC4鈦合金，搪瓷涂層配方組成為：SiO2:65，ZrO2:8，TiO2:5，B2O3:4，K2O:0.2，Sb2O3:0.5，SrO:0.2，NiO:0.2，CoO:2，CuO:1.5，ZnO:1，CaO:0.3

，Al2O3:2，MgO:0.1，NaNO3:10。

鈦合金搪瓷涂層材料的制備方法如下：

1）搪瓷釉料的制備，將制備搪瓷釉料的組成按配比稱重并通過機械充分混合，之后放入剛玉鉗堝中，在箱式高溫爐中于1400℃熔煉，直至熔體具有光滑表面時，將熔融的混合物倒入冷水中，冷淬為搪瓷釉料；

2）料漿制備，將上述制得搪瓷釉料中加入黏土、氧化鎳、無水乙醇，,配比為搪瓷釉料60%，黏土5%，氧化鎳5%，無水乙醇30%，球磨100h得到釉漿；

3）基體預處理，水磨砂紙打磨基體表面，之后在丙酮中超聲清洗0.5h；

4）漿料涂覆，采用高壓噴槍將釉漿噴涂到預處理后的基體上，在70~80℃之間進行干燥，最終得到基體表面形成均勻粉狀覆蓋層的胚體；

5）胚體燒結，干燥后的胚體置于耐火磚上，在箱式爐中于950燒結1h。

實施例1中的鈦合金搪瓷涂層材料在700℃空氣中氧化100h增重0.05mg/cm2。

將實施例1中的鈦合金搪瓷涂層材料加熱至700℃，保溫0.5h，迅速放入20℃的冷水中，對涂層進行熱震沖擊，經歷60次重復試驗后方開始出現肉眼可見的裂紋。

將實施例1中的鈦合金搪瓷涂層材料放入質量分數分別為70%和30%的NaSO4和NaCl混合鹽中，加熱至700℃，對涂層進行高溫常壓的熱腐蝕試驗，經歷120h后，鈦合金搪瓷涂層材料仍未出現明顯裂紋。