CN101961709A - 一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法，包括：(1)将普通不锈钢基板用金刚石砂纸打磨，然后超声清洗、烘干；(2)将Si(OC2H5)4、C2H5OH和H2O混合，加入HCL，室温下磁力搅拌3小时，形成溶胶；(3)将上述溶胶在室温下陈化3～14天，形成二氧化硅胶体溶液；(4)用浸渍法涂覆二氧化硅胶体制成所需不锈钢基板。用该方法制得的低温绝缘不锈钢表面涂层结合强度高，使得不锈钢钢板能够承受0～300℃的温度下并具有绝缘功效，制备方法操作简便，生产工艺简单和生产成本低等特点。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢表面涂层制备领域，特别涉及一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法。
背景技术
不锈钢已经在人类社会的方方面面得到了广泛的应用，不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的“钝化膜”来防止钢板材被继续渗入、继续氧化，从而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因，这种薄膜遭到了破坏，空气或液体就会不断渗入，金属中铁原子不断地析离出来，形成锈蚀。因此，对不锈钢的表面进行一定的保护，显得很有意义。另外，不锈钢板是电和热的良导体，但某些特殊的应用，会要求不锈钢板在一定温度(0～300℃)的环境下工作，并且不能够导电。
溶胶-凝胶工艺制备二氧化硅薄膜胶体，目前工艺成熟，但至今还未见有关利用溶胶-凝胶工艺将二氧化硅薄膜负载到不锈钢板材上制备低温绝缘不锈钢表面涂层的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法，用该方法制得的低温绝缘不锈钢表面涂层结合强度高，使得不锈钢钢板能够承受0～300℃的温度下并具有绝缘功效，制备方法操作简便，生产工艺简单和生产成本低等特点。
本发明的一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法，包括：
(1)将普通不锈钢基板用粒径为0.5微米的金刚石砂纸打磨，然后超声清洗1～2小时后，置于60℃下烘箱烘干；
(2)将Si(OC2H5)4、C2H5OH和H2O混合，加入HCL，室温下磁力搅拌3小时，形成溶胶，其中，Si(OC2H5)4、C2H5OH、H2O和HCL体积百分比为1～3∶2～6∶0.3～0.8∶0.08～0.5；
(3)将上述溶胶在室温下陈化3～14天，形成二氧化硅胶体溶液；
(4)将不锈钢基板浸在上述二氧化硅胶体溶液中，一分钟后，以0.5cm/s速度垂直提拉，负载二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆在不锈钢基板的表面，然后于60℃烘干30～45min，于450℃烧结1h，保温，冷却，制成所需不锈钢基板；重复上述操作制得多层负载电气石的二氧化硅涂层的搪瓷基板。
所述步骤(2)中的Si(OC2H5)4、C2H5OH、H2O和HCL的体积比为1∶2∶0.3∶0.08(对应摩尔百分比为4.5∶34.3∶16.7∶0.0008)。
所述步骤(2)中的Si(OC2H5)4、C2H5OH、H2O和HCL的体积比为2∶6∶0.8∶0.25(对应摩尔百分比为4.5∶51.4∶22.2∶0.0025)。
本发明的原理是：利用二氧化硅，高熔点(1670℃)、绝缘的性质，将二氧化硅薄膜负载到不锈钢基板上，使不锈钢基板在0～300℃温度下具有优良的电绝缘性能。本发明在普通的不锈钢钢板的表面上，通过溶胶凝胶工艺，涂上一层或多层二氧化硅薄膜胶体，控制一定的温度对二氧化硅薄膜胶体进行烧成，在普通的不锈钢钢板的表面形成一层或多层负载二氧化硅的薄膜涂层，制得不锈钢和表面负载二氧化硅薄膜涂层的复合不锈钢材料。
有益效果
(1)本发明工艺简单，不需要特殊的生产工艺、环境和设备。
(2)本发明生产成本低，只要在不绣钢基板表面增加一层或多层负载二氧化硅的薄膜就可以，而且溶胶凝胶法成本低，不需要特殊的涂覆设备投资。
(3)本发明制备的低温绝缘不锈钢表面涂层材料具有优良的化学稳定性，表面涂上的二氧化硅薄膜一种低温绝缘性非常优良的无机膜，从而使得不锈钢在0～300℃温度下具有优良的电绝缘性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将普通的不锈钢片，用粒径为0.5微米的金刚石砂纸打磨，使其表面光洁平滑，然后超声清洗1小时后，置于60℃下烘箱烘干；
(2)溶胶的制备，将Si(OC2H5)4，C2H5OH，H2O，按如下体积比混合，控制成分为：Si(OC2H5)4：1(0.045mol)，C2H5OH：2(0.343mol)，H2O：0.3(0.167mol)，加入0.08mlHCL(8×10-6mol)，室温下用磁力搅拌仪搅拌3小时，使TEOS完全水解，形成溶胶；
(3)水解后的形成的溶胶在室温下陈化3天，在完全凝胶化之前，溶液粘度达到最佳涂膜时间；
(4)采用浸涂法，将不锈钢片浸在二氧化硅胶体溶液中，一分钟后，以0.5cm/s速度垂直提拉，负载二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆在不锈钢基板的表面，然后在60℃烘干30min，在450℃烧结1h.保温，冷却，制成具有低温绝缘功效的不锈钢基板。
采用BRYMEN的BM859CF型号万能电表测量其表面电阻。将万用表档位切换至欧姆档，测不锈钢基板表面电阻，仪表显示电阻值为无穷大。
实施例2
(1)将普通的不锈钢片，用粒径为0.5微米的金刚石砂纸打磨，使其表面光洁平滑，然后超声清洗2小时后，置于60℃下烘箱烘干；
(2)溶胶的制备，将Si(OC2H5)4，C2H5OH，H2O，按如下体积比混合，控制成分为Si(OC2H5)4：2(0.045mol)，C2H5OH：6(0.514mol)，H2O：0.8(0.222mol)，加入0.25mlHCL(2.5×10-5mol)，室温下用磁力搅拌仪搅拌3小时，使TEOS完全水解，形成溶胶；
(3)水解后的形成的溶胶在室温下陈化5天，在完全凝胶化之前，溶液粘度达到最佳涂膜时间；
(4)采用浸涂法，将不锈钢片浸在二氧化硅胶体溶液中，一分钟后，以0.5cm/s速度垂直提拉，负载二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆在不锈钢基板的表面，然后在60℃烘干45min，在450℃烧结1h.保温，冷却，制成具有低温绝缘功效的不锈钢基板。
采用BRYMEN的BM859CF型号万能电表测量其表面电阻。将万用表档位切换至欧姆档，测不锈钢基板表面电阻，仪表显示电阻值为无穷大。
Claims (3)
1.一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法，包括：
(1)将普通不锈钢基板用粒径为0.5微米的金刚石砂纸打磨，然后超声清洗1～2小时后，置于60℃下烘箱烘干；
(2)将Si(OC2H5)4、C2H5OH和H2O混合，加入HCL，室温下磁力搅拌3小时，形成溶胶，其中，Si(OC2H5)4、C2H5OH、H2O和HCL体积百分比为1～3∶2～6∶0.3～0.8∶0.08～0.5；
(3)将上述溶胶在室温下陈化3～14天，形成二氧化硅胶体溶液；
(4)将不锈钢基板浸在上述二氧化硅胶体溶液中，一分钟后，以0.5cm/s速度垂直提拉，负载二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆在不锈钢基板的表面，然后于60℃烘干30～45min，于450℃烧结1h，保温，冷却，制成所需不锈钢基板；重复上述操作制得多层负载电气石的二氧化硅涂层的搪瓷基板。
2.根据权利要求1所述的一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的Si(OC2H5)4、C2H5OH、H2O和HCL的体积百分比为1∶2∶0.3∶0.08。
3.根据权利要求1所述的一种低温绝缘的不锈钢表面涂层制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的Si(OC2H5)4、C2H5OH、H2O和HCL的体积百分比为2∶6∶0.8∶0.25。
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