[發明專利]一種高結合強度的SiO2

有效

• 申請號: 202110883964.5
• 申請日: 2021-08-03
• 公開（公告）號: CN113637958B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 羅來馬;劉玉蘭;吳玉程;劉東光;昝祥
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12
• 代理公司: 合肥信誠兆佳知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34159
• 代理人: 鄧勇

本發明公開了一種高結合強度的SiO₂/α?Al₂O₃陶瓷復合涂層。本發明公開了上述高結合強度的SiO₂/α?Al₂O₃陶瓷復合涂層的低溫制備方法，包括如下步驟：步驟1、將基體打磨，再超聲清洗，干燥得到前處理基體；步驟2、將α?Al₂O₃粉末和堿性硅溶膠、聚乙二醇混合，超聲處理后攪拌均勻得到漿料；步驟3、將漿料旋涂在前處理基體表面得到預處理陶瓷涂層基體；步驟4、將預處理陶瓷涂層基體進行燒結，以0.5?2℃/分鐘升溫至500?700℃，保溫0.5?1.5h，再以0.5?2℃/分鐘冷卻至室溫，得到SiO₂/α?Al₂O₃陶瓷復合涂層。本發明所得陶瓷復合涂層涂層均勻致密，厚度較小，與基體結合強度高。

技術領域

本發明涉及阻氚涂層技術領域，尤其涉及一種高結合強度的 SiO₂/α-Al₂O₃陶瓷復合涂層及其低溫制備方法。

背景技術

聚變反應堆實現的一個關鍵問題是防止氚在結構材料中的滲透，解決這一問題的普遍方法是在結構材料表面制備阻氚涂層。

陶瓷因強度高、耐高溫且具有較低的氚滲透率等優勢成為阻氚涂層材料的首選。陶瓷阻氚涂層可分為氧化物涂層、非氧化物涂層及其復合涂層。氧化物陶瓷涂層具有熔點高、化學性質穩定、制備工藝相對簡單及阻氚性能良好等優點，主要包括Cr₂O₃、Y₂O₃、Er₂O₃、Al₂O₃、 SiO₂等。其中SiO₂涂層具有高強度、高熔點、穩定的理化性質等優點，被廣泛應用于金屬基表面陶瓷涂層的基體材料。但SiO₂涂層仍存在一系列的問題，如采用溶膠-凝膠法制備的SiO₂涂層成膜后表面容易產生孔洞和裂紋，嚴重影響涂層的結合強度。經過一系列研究，發現金屬氧化物的摻雜可以有效改善硅基涂層的結合強度。例如：向 SiO₂中加入Al₂O₃、Y₂O₃和Er₂O₃等，可以增強分子間化學鍵結合強度，以及涂層與基體的咬合強度，能顯著提高涂層與基體的結合強度。

陶瓷涂層的制備技術主要為基體表面涂層沉積技術，如磁控濺射、等離子噴涂、熱浸鍍鋁、熔鹽電鍍、包埋滲以及金屬有機分解法等。然而，磁控濺射對于管道內壁等異形部件內表面涂層制備具有嚴重的局限性；等離子噴涂技術制備的涂層存在裂紋和孔洞且制備溫度較高，會對基體產生熱影響；熱浸鍍鋁和熔鹽電鍍技術使用范圍較小僅限于制備鋁化物涂層；包埋滲所用的活化劑氯化物中的氯離子會導致結構材料產生嚴重的應力腐蝕。此外，以上制備技術均具有工藝復雜、成本較高、生產技術要求高等缺點。

相對于上述制備技術，料漿法是一種低溫制備陶瓷涂層的可靠方法，但由于傳統的漿料刷涂和浸涂法很難控制涂層的均勻性和厚度，因而制備的陶瓷涂層往往存在組織不均勻和厚度較大等問題，從而影響涂層與基體之間的結合強度。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種高結合強度的SiO₂/α-Al₂O₃陶瓷復合涂層及其低溫制備方法。

一種高結合強度的SiO₂/α-Al₂O₃陶瓷復合涂層的低溫制備方法，包括如下步驟：

步驟1、將基體打磨，再超聲清洗，干燥得到前處理基體；