CN102432178A - 一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法 - Google Patents

一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，包括：(1)将搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵混合，然后加入少量的醋酸清漆和丙酮，混合均匀得涂料；(2)将上述涂料涂覆在试样表面，然后将涂覆有涂料的试样于空气中自然干燥10-30分钟，干燥完后将试样置于850～950℃炉中热处理扩散20-120分钟，即在试样表面制得耐热抗氧化涂层。本发明的制备工艺要求简单，操作简便，适于工业化生产；本发明制备的耐热抗氧化涂层结合强度高，均匀、耐热、抗氧化，涂层经过数十小时的高温煅烧，涂层表面无氧化开裂或剥落。

Description

一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法
技术领域
本发明属于铸铁表面耐热抗氧化涂层的制备领域，特别涉及一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法。
背景技术
铸铁为含碳量在2％以上的铁碳合金，其种类有灰口铸铁、白口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁及合金铸铁。且应用广泛，其灰口铸铁可用于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件，白口铸铁可用于制备耐磨损的零部件，可锻铸铁可用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件，球墨铸铁可用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等，其合金铸铁具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温等特性，也可用于制造化工机械和仪器、仪表等的零部件。然而当铸铁材料应用于高温环境中，如熔铝坩埚，炉底板，铸铁锅等。由于其高温抗氧化能力差，在800-900℃的条件下容易氧化生长，造成使用寿命较短，特别是对于我们日常生活中使用的传统铁锅来说，其表面易生锈、脱皮，既影响了铁锅的使用寿命，又降低了锅的导热性能，同时还影响了厨房的环境卫生。对此，人们也曾在材质上加以改进，但均成本较高，在使用中也还存在一些问题。
表面涂层保护是解决铸铁表面耐热抗氧化性能切实有效的途径，不过之前用于铸铁表面的耐热抗氧化涂层的研究，所用涂覆剂主要是铝，是单质涂层，其存在的问题是涂层与基体的结合力不够强，膨胀系数不匹配，使涂层在受到热疲劳或冲击时容易发生开裂或剥落，从而显著降低铸铁产品的使用寿命及涂层的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，该方法成本低、工艺简单，适于工业化生产；的耐热抗氧化涂层材料的结合强度高，抗氧化性能好，使用寿命长。
本发明的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，包括：
(1)按质量分数将搪瓷粉1-30％、铝粉10-93.5％、氧化铝5-75％和氯化铵0.5-1.5％混合，然后加入醋酸清漆，混合均匀得涂料；
(2)将上述涂料涂覆在试样表面，然后将涂覆有涂料的试样于空气中自然干燥10-30分钟，干燥完后将试样置于850～950℃炉中热处理扩散20-120分钟，即在试样表面制得耐热抗氧化涂层。
所述步骤(1)中的搪瓷粉制备方法为：
按质量份数将石英20份，长石20份，硼砂30份，硝酸钠5份，纯碱10份，萤石5份，氧化镍3份，氧化钴2份和钼酸钡5份混合得配合料，然后将所得配合料在硅钼棒的电炉1250℃中熔化2小时，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后，经干法球磨并过200目的筛子得到搪瓷粉。
所述步骤(1)中的铝粉，其粒度控制为过200目标准筛。
所述步骤(1)中的将搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵混合为通过球磨混合或搅拌混合。
所述步骤(1)中醋酸清漆的用量为搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵质量之和的1-15％。
所述步骤(2)中的试样为工业用铸铁试样，其表面事先经过除油退火喷砂处理。
上述的工业用铸铁试样是普通灰可铸铁，不需要经过特殊处理，铸铁的尺寸可以是任意的。
所述步骤(2)的炉为普通电热丝加热烧结炉。
本发明在铝粉涂层中添加一定量的搪瓷粉来提高其韧性、耐热抗氧化性能及涂层与铸铁基体的结合强度。
有益效果
(1)本发明制备工艺要求简单，操作简便，适于工业化生产；
(2)本发明制备的用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层结合强度高，其涂层经过数十小时的高温煅烧，涂层表面无氧化开裂或剥落，所制涂层均匀、耐热、抗氧化。
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)按质量百分数将石英20，长石20，硼砂30，硝酸钠5，纯碱10，萤石5，氧化镍3，氧化钴2，钼酸钡5(搪瓷粉配方原料质量分数比)混合得混合料；
(2)将配合料在硅钼棒的电炉1250℃中熔化2小时，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后，经干法球磨并过200目标准筛得到搪瓷粉。
(3)按质量分数将5％的搪瓷粉，24％的铝粉，1％的氯化铵，70％的氧化铝混合得到混合料，将醋酸清漆加入混合料中充分搅拌制成涂料；其中醋酸清漆的用量为搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵质量之和的10％；
(4)对工业用铸铁试样的表面进行除油退火喷砂处理，然后将上述配制的涂料涂覆在预处理后的试样表面，然后将涂覆有涂料的试样于空气中自然干燥10分钟，干燥完后将试样置于普通电热丝加热烧结炉中于900℃高温下烧结30分钟，即在试样表面制得耐热抗氧化涂层。
施加耐热抗氧化涂层的工业用铸铁表面，在800℃表现出很好的抗氧化能力，氧化20小时未见涂层开裂和剥落；而未施加涂层的工业用铸铁在800℃氧化3小时即见氧化皮脱落。
实施例2
(1)按质量分数将石英20，长石20，硼砂30，硝酸钠5，纯碱10，萤石5，氧化镍3，氧化钴2，钼酸钡5(搪瓷粉配方原料质量分数比)混合得混合料；
(2)将配合料在硅钼棒的电炉1250℃中熔化2小时，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后，经干法球磨并过200目标准筛得到搪瓷粉；
(3)按质量百分数将10％的搪瓷粉，65％的铝粉，1％的氯化铵，24％的氧化铝混合得到混合料，将醋酸清漆加入混合料中充分搅拌制成涂料；其中醋酸清漆的用量为搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵质量之和的5％；
(4)对工业用铸铁试样的表面进行除油退火喷砂处理，然后将上述配制的涂料涂覆在预处理后的试样表面，然后将涂覆有涂料的试样于空气中自然干燥15分钟，干燥完后将试样置于普通电热丝加热烧结炉中于850℃高温下烧结60分钟，即在试样表面制得耐热抗氧化涂层。
施加耐热抗氧化涂层的工业用铸铁表面在850℃表现出很好的抗氧化能力，氧化20小时未见涂层开裂和剥落，而未施加涂层的工业用铸铁在800℃氧化3小时即见氧化皮脱落。
实施例3
(1)按质量分数将石英20，长石20，硼砂30，硝酸钠5，纯碱10，萤石5，氧化镍3，氧化钴2，钼酸钡5(搪瓷粉配方原料质量分数比)混合得混合料；
(2)将配合料在硅钼棒的电炉1250℃中熔化2小时，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后，经干法球磨并过200目标准筛得到搪瓷粉；
(3)按质量百分数将15％的搪瓷粉，50％的铝粉，1％的氯化铵，34％的氧化铝混合得到混合料，将醋酸清漆加入混合料中充分搅拌制成涂料；其中醋酸清漆的用量为搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵质量之和的15％；
(4)对铸铁试样的表面进行除油退火喷砂处理，然后将上述配制的涂料涂覆在预处理后的试样表面，然后将涂覆有涂料的试样于空气中自然干燥15分钟，干燥完后将试样置于普通电热丝加热烧结炉中于950℃高温下烧结20分钟，即在试样表面制得耐热抗氧化涂层。
施加耐热抗氧化涂层的工业用铸铁表面在800℃表现出很好的抗氧化能力，氧化24小时未见涂层开裂和剥落，而未施加涂层的工业用铸铁在800℃氧化3小时即见氧化皮脱落。

Claims (8)

1.一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，包括：
(1)按质量分数将搪瓷粉1-30％、铝粉10-93.5％、氧化铝5-75％和氯化铵0.5-1.5％混合，然后加入醋酸清漆，混合均匀得涂料；
(2)将上述涂料涂覆在试样表面，然后将涂覆有涂料的试样于空气中自然干燥10-30分钟，干燥完后将试样置于850～950℃炉中热处理扩散20-120分钟，即在试样表面制得耐热抗氧化涂层。
2.根据权利要求1所述的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的搪瓷粉制备方法为：
按质量份数将石英20份，长石20份，硼砂30份，硝酸钠5份，纯碱10份，萤石5份，氧化镍3份，氧化钴2份和钼酸钡5份混合得配合料，然后将所得配合料在硅钼棒的电炉1250℃中熔化2小时，再经水淬制成玻璃料，烘干，最后经干法球磨并过200目的筛子得到搪瓷粉。
3.根据权利要求1所述的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的铝粉，其粒度控制为过200目标准筛。
4.根据权利要求1所述的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的将搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵混合为通过球磨混合或搅拌混合。
5.根据权利要求1所述的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中醋酸清漆的用量为搪瓷粉、铝粉、氧化铝和氯化铵质量之和的1-15％。
6.根据权利要求1所述的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的试样为工业用铸铁试样，其表面事先经过除油退火喷砂处理。
7.根据权利要求6所述的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述的工业用铸铁试样是灰可铸铁。
8.根据权利要求1所述的一种用于铸铁表面含搪瓷粉的耐热抗氧化涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)的炉为电热丝加热烧结炉。
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