CN102747361B - 复合陶瓷涂料粉及其制备方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的复合陶瓷涂料粉，按干基计，由质量百分比为99.7%以上的α-Al2O3和50~1000ppm的MgO、100~1200ppm的ZrO2、 10~800ppm的Y2O3组成，其中ppm表示质量百万分比；粉料的中位粒径在0.3~1μm。其制造方法，首先用NH4AlO(OH)HCO3制备α-Al2O3，再将所得α-Al2O3与MgO、ZrO2和Y2O3按产品组份含量要求进行混匀并粉碎，然后在300~500℃温度下烘干，最后在800℃下煅烧4~5h。其使用方法是按粉料和水以1比3的重量比搅拌均匀后喷涂。与现有技术比，本发明提出了一种水剂复合陶瓷涂料，使复合陶瓷的普及应用提供了物质基础。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种复合陶瓷涂料粉及其制备方法和使用方法，属化学中涂料技术领域。
背景技术
复合陶瓷涂料粉，是指可以当作涂料在工件表面形成复合陶瓷涂层的金属氧化物的混合物。复合陶瓷涂层通常具备绝缘、隔热、耐高温等性质，因此复合陶瓷涂料粉的使用范围很广，常见使用在需要在高温下工作的零件的表面涂覆，尤其适用于高温下工作的电器零件的表面涂覆，起到隔热保温及绝缘作用。复合陶瓷涂料的成层技术，除传统的搪瓷技术外，还有干喷、离子涂等，但它们对于广泛使用有较大的制约，如干喷要求温度在1000℃以上，离子涂只能使用于导电材料等。
发明内容
针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是寻求一种使用制约少的复合陶瓷涂料粉，同时解决制造这一复合陶瓷涂料粉的工艺问题，进而提供一种复合陶瓷涂料粉及其制备方法和使用方法。
本发明提供的复合陶瓷涂料粉，按干基计，由质量百分比为99.7%以上的α-Al2O3和50~1000ppm的MgO、100~1200ppm的ZrO2、10~800ppm的Y2O3组成，其中ppm表示质量百万分比；粉料的中位粒径在0.3~1μm。
本发明提供的复合陶瓷涂料粉的制造方法，首先将NH4AlO(OH)HCO3在300~500℃温度下脱水生成γ-Al2O3，然后在1200~1500℃温度下煅烧6~8h将γ-Al2O3转变为α-Al2O3，再将所得α-Al2O3与MgO、ZrO2和Y2O3混合、搅拌均匀得混合物，混合物中MgO占50~1000ppm，ZrO2占100~1200ppm，Y2O3占10~800ppm，其余为α-Al2O3，其中ppm表示质量百万分比，然后在300~500℃温度下烘干，最后对混合物在800℃下煅烧4~5h，其中还对混合物在煅烧前或煅烧后进行粉碎使所得复合陶瓷涂料粉的中位粒径在0.3~1μm。
本发明提供的复合陶瓷涂料粉的使用方法，取复合陶瓷涂料粉1重量份加水3重量份搅拌均匀后喷涂于工件表面，随后干燥。
与现有技术比，本发明提供的复合陶瓷涂料粉，可以用水调制成涂料喷涂成层，所形成的涂层致密均匀有良好的保护层作用。本发明提供的的方法所得涂料粉粒径小而均匀，在煅烧时团聚少，转晶率高达97.8%且晶形稳定。总之本发明提出了一种水剂复合陶瓷涂料，使复合陶瓷的普及应用提供了物质基础。
本发明提供的复合陶瓷涂料粉，杂质含量不高于10ppm；中位粒径为0.3~0.5μm；最好是粒径范围在0.3~0.5μm而中位粒径为0.45μm。
本发明提供的复合陶瓷涂料粉的制造方法，其中MgO、ZrO2和Y2O3的添加量是：MgO为100~600ppm，ZrO2为200~800ppm，Y2O3为40~200ppm。最好是MgO为150~280ppm，ZrO2为300~600ppm，Y2O3为40~80ppmm。
上述在复合陶瓷涂料粉中的α型氧化铝含α-Al2O399.99%以上，而在制造复合陶瓷涂料粉时所用的原料是含NH4AlO(OH)HCO399.99%以上的碳酸铝铵，含MgO99.9%以上的氧化镁，含ZrO299.9%以上的氧化锆，含Y2O399.9%以上的氧化铱，含量均为质量百分比，以保证产品杂质含量在10ppm以下。
本发明提供的复合陶瓷涂料粉的制造方法，所说粉碎是先用球磨粉碎再进行气流粉碎的方式，在气流粉碎中物料在粉碎腔中的转速为1500r/min，使粉末产生气流冲动，降低它的团聚性，所得粉末粒子均匀。
本发明提供的复合陶瓷涂料粉的使用方法，所用水为去离子水，喷涂时工件表面温度为100~200℃，以提高复合陶瓷涂层的均匀度和牢固程度。
具体实施方式
1、将纯度为99.99%的碳酸铝铵（NH4AlO(OH)HCO3）在500℃温度下脱水生成γ型氧化铝，然后在1300℃温度下煅烧8小时将γ型氧化铝全部转变为纯度为99.99%的α型氧化铝。再在所得α型氧化铝中添加150ppmMgO、300ppmZrO2和40ppmY2O3混合后搅拌均匀，其中ppm表示质量百万分比，所用原料中后三项的纯度在99.9%。然后在400℃温度下烘干，混合物粉末经球磨粉碎和气流粉碎后在800℃下煅烧4小时，气流粉碎时混合物在粉碎腔中有转速为1500r/min。制得的复合陶瓷涂料粉含α-Al2O3为99.95%以上，MgO为150ppm，ZrO2为300ppm，氧化钇为40ppm，其余为杂质，粒度为0.3~0.5μm，中间粒径为0.45μm。前述含量均以干基计的组份质量与总质量之比。该涂料粉用于对金属卤化物灯电弧管的涂布，先将1重量份的粉体加3重量份的去离子水搅拌均匀调制成水喷涂料，再将搅拌好的涂料喷涂在电弧管需要保护的部分，最后自然干燥24h。由于采用了水粉喷涂，喷涂比较均匀，增大了光源的发光面积，对泡壳起到很好的保温作用。
2、将纯度为99.99%的碳酸铝铵（NH4AlO(OH)HCO3）在400℃温度下脱水生成γ型氧化铝，然后在1400℃温度下煅烧8小时将γ型氧化铝全部转变为纯度为99.99%的α型氧化铝。再在所得α型氧化铝中添加280ppmMgO、500ppmZrO2和80ppmY2O3混合后搅拌均匀，其中ppm表示质量百万分比，所用原料中后三项的纯度在99.9%。然后在300℃温度下烘干，混合物粉末经球磨粉碎和气流粉碎后在800℃下煅烧4小时，气流粉碎时混合物在粉碎腔中有转速为1500r/min。制得的复合陶瓷涂料粉含α-Al2O3为99.91%以上，MgO为280ppm，ZrO2为500ppm，Y2O3为80ppm，其余为杂质，粒度为0.3~0.5μm，中间粒径为0.45μm。前述含量均以干基计的组份质量与总质量之比。该涂料粉用于对金属工件的涂布，先将1重量份的粉体加3重量份的去离子水搅拌均匀调制成水喷涂料，同时将工件加温至200℃，再将搅拌好的涂料喷涂在工件表面，最后干燥。
3、将纯度为99.99%的碳酸铝铵（NH4AlO(OH)HCO3）在300℃温度下脱水生成γ型氧化铝，然后在1500℃温度下煅烧6小时将γ型氧化铝全部转变为纯度为99.99%的α型氧化铝。再在所得α型氧化铝中添加600ppmMgO、800ppmZrO2和200ppmY2O3混合后搅拌均匀，其中ppm表示质量百万分比，所用原料中后三项的纯度在99.9%。然后在500℃温度下烘干，混合物粉末经球磨粉碎和气流粉碎后在800℃下煅烧4小时，气流粉碎时混合物在粉碎腔中有转速为1500r/min。制得的复合陶瓷涂料粉含α-Al2O3为99.83%以上，MgO为600ppm，ZrO2为800ppm，Y2O3为200ppm，其余为杂质，粒度为0.3~0.5μm，中间粒径为0.45μm。前述含量均以干基计的组份质量与总质量之比。该涂料粉用于对玻璃工件的涂布，先将1重量份的粉体加3重量份的去离子水搅拌均匀调制成水喷涂料，再将搅拌好的涂料喷涂在工件上，最后自然干燥24h。
4、将NH4AlO(OH)HCO3在450℃温度下脱水生成γ-Al2O3，然后在1350℃温度下煅烧7.5小时将γ-Al2O3全部转变为α-Al2O3。再在所得α-Al2O3中添加50ppmMgO、100ppmZrO2和20ppmY2O3混合后搅拌均匀，其中ppm表示质量百万分比。然后在500℃温度下烘干，混合物粉末经球磨粉碎和气流粉碎后在800℃下煅烧4.5小时。制得的复合陶瓷涂料粉含α-Al2O3为99.98%以上，MgO为50ppm，ZrO2为100ppm，Y2O3为20ppm，粒度为0.07~1.2μm，中间粒径为0.35μm，且粒度为0.2~0.4μm的含量占87%以上。
5、将NH4AlO(OH)HCO3在350℃温度下脱水生成γ-Al2O3，然后在1250℃温度下煅烧7小时将γ-Al2O3全部转变为α-Al2O3。再在所得α-Al2O3中添加980ppmMgO、1000ppmZrO2和750ppmY2O3混合后搅拌均匀，其中ppm表示质量百万分比。然后在500℃温度下烘干，混合物粉末经球磨粉碎和气流粉碎后在800℃下煅烧5小时。制得的复合陶瓷涂料粉含α-Al2O3为99.7%以上，MgO为980ppm，ZrO2为1000ppm，Y2O3为750ppm，粒度为0.2~0.7μm，中间粒径为0.5μm。
Claims (7)
1.一种复合陶瓷涂料粉，其特征是按干基计，由质量百分比为99.7%以上的α-Al2O3和50~1000ppm的MgO、100~1200ppm的ZrO2、10~800ppm的Y2O3组成，杂质含量不高于10ppm，其中ppm表示质量百万分比；粉料的中位粒径在0.3~1μm；
所述复合陶瓷涂料粉的制造方法是：首先将NH4AlO(OH)HCO3在300~500℃温度下脱水生成γ-Al2O3，然后在1200~1500℃温度下煅烧6~8h将γ-Al2O3转变为α-Al2O3，再将所得α-Al2O3与MgO、ZrO2和Y2O3混合、搅拌均匀得混合物，混合物中MgO占50~1000ppm，ZrO2占100~1200ppm，Y2O3占10~800ppm，其余为α-Al2O3，其中ppm表示质量百万分比，然后在300~500℃温度下烘干，最后对混合物在800℃下煅烧4~5h，其中还对混合物在煅烧前或煅烧后进行粉碎使所得复合陶瓷涂料粉的中位粒径在0.3~1μm；
所述涂料粉与水混合后喷涂使用。
2.如权利要求1所述的复合陶瓷涂料粉，其特征是其中MgO、ZrO2和Y2O3的添加量是：MgO为100~600ppm，ZrO2为200~800ppm，Y2O3为40~200ppm。
3.如权利要求1所述的复合陶瓷涂料粉，其特征是其中MgO、ZrO2和Y2O3的添加量是：MgO为150~280ppm，ZrO2为300~600ppm，Y2O3为40~80ppmm。
4.如权利要求1或2或3所述的复合陶瓷涂料粉，其特征是所用的原料是含NH4AlO(OH)HCO399.99%以上的碳酸铝铵，含MgO99.9%以上的氧化镁，含ZrO299.9%以上的氧化锆，含Y2O399.9%以上的氧化铱，含量均为质量百分比。
5.如权利要求1所述的复合陶瓷涂料粉，其特征是所述粉碎是先用球磨粉碎再进行气流粉碎的方式。
6.如权利要求1所述的复合陶瓷涂料粉，其特征是涂料粉与水混合后喷涂使用是先取复合陶瓷涂料粉1重量份加水3重量份搅拌均匀后喷涂于工件表面，随后干燥。
7.如权利要求6所述的复合陶瓷涂料粉，其特征是在所述喷涂于工件表面时，工件表面的温度为100~200℃。
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