[發明專利]一種納米填料改性陶瓷涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202011626300.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112853353B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 白皓;張澤飛;陳豪;李立鴻
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C4/08;C23C4/073;C23C24/08;C04B35/14;C04B35/622
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明提供了一種納米填料改性陶瓷涂層的制備方法，包括表面清理、制備過渡層、制備陶瓷涂層等步驟。本發明提供的納米填料改性陶瓷涂層的制備方法具有工藝簡單，成本低等特點，制得的納米填料改性陶瓷涂層具有良好的結合強度、抗熱震性能和耐磨性能，同時還顯著提高了涂層的使用壽命。與現有技術中的陶瓷涂層相比，本發明制備出的納米填料改性陶瓷涂層的性能提高了40％以上。

技術領域

本發明涉及陶瓷涂層技術領域，尤其涉及一種納米填料改性陶瓷涂層的制備方法。

背景技術

納米材料研究是目前材料科學研究領域熱點之一。納米材料是指晶粒尺寸至少在一維方向上小于100nm，且必須具有截然不同于普通塊狀材料的電學、光學、熱學、化學或力學等性能的一類材料體系。納米材料從根本上改變了材料的結構，可望得到諸如高強金屬和合金，塑性陶瓷、金屬間化合物以及性能特異的原子規模復合材料等新一代材料，為克服材料科學研究領域中長期末能解決的問題開拓了新的途徑。

納米陶瓷的研究始于80年代中期。納米陶瓷是指在陶瓷材料的顯微結構中，晶粒、晶界以及它們之間的結合都處在納米尺寸水平。由于納米陶瓷晶粒的細化，晶界數量大幅度增加，可使材料的強度、韌性和超塑性大為提高，并對材料的力學、電學、熱學、磁學、光學等性能產生重要的影響。

然而，由于燒結和團聚等難題的困擾，制備納米結構陶瓷涂層材料還存在一定的技術困難。如何發揮納米陶瓷涂層材料的優異性能，為人類所用，是當前納米材料研究亟待解決的問題。目前本領域主要采用料漿法制備納米陶瓷涂層，該方法工藝簡單，無需特殊設備，具備成本低、操作方便、易于涂敷在形狀復雜零件上等優點，并且該方法克服了金屬基材與陶瓷間存在不潤濕、不粘附等難點。采用熱噴涂和料漿法兩者結合能顯著降低成本，提高涂層廣泛應用。然而當前料漿法制備的涂層普遍存在結合強度不高、抗熱震性以及耐磨性低等缺點，制約了納米陶瓷涂層材料的應用。因此亟需開發一種米填料改性陶瓷涂層的制備方法，以克服現有技術中存在的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種納米填料改性陶瓷涂層的制備方法，包括以下步驟：

1)清理表面：除去金屬基體表面的灰塵、油脂和氧化物，并對其表面進行清洗和干燥；

2)制備過渡層：將金屬基體表面粗化，通過熱噴涂法將過渡層粉末噴涂至金屬基體表面，形成粘結層；

3)將氧化物粉料充分混勻后加入無機粘結劑中，攪拌均勻后加入適量添加劑，攪拌均勻得到料漿后，按比例添加納米填料后，繼續攪拌均勻得到最終料漿；

4)將漿料噴涂或涂覆在步驟2)所形成的粘結層上，形成厚度為150-500μm的表面涂層，將涂層在常溫下陰干后形成涂層生坯；

5)將生坯放入加熱爐內，通入保護性氣體，在400-800℃的條件下，保溫燒結2-4h，即可在金屬基體上形成具有微結構的陶瓷防護涂層。

進一步的，步驟2)中所述金屬基體表面粗化的方法為噴丸或噴砂。

進一步的，步驟2)中所述渡層粉末為NiAl、NiCrAlY、NiCoCrAlY中的一種或幾種。

進一步的，所述步驟2)中粘結層的厚度為70-100μm。

進一步的，步驟3)中所述氧化物粉料由以下重量份的原料組成：

氧化硅20-60份；

氧化鋁15-40份；

氧化鋯10-30份；

氧化鈦5-20份。

進一步的，所述步驟3)中的納米填料為納米氧化鋁粉末或納米氧化鋯粉末。

進一步的，步驟3)中所述無機粘結劑為鈉水玻璃和鉀水玻璃一種或兩種。