CN105970144A - 一种纳米隔热涂层材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米隔热涂层材料，由以下重量份的原料制备制成：玻璃釉料14‑17、氧化锆陶瓷粉73‑83、硅钙合金2‑3、三氧化二铝6‑8、二氧化硅3.2‑3.5、水性聚氨酯1.6‑1.9、金红石型二氧化钛1.3‑1.5、氮化铝1‑1.3、刚玉砂0.6‑0.8、超细玄武岩纤维0.6‑0.8、粳米凝胶粉2.5‑3、硅烷偶联剂kh560 0.3‑0.4、去离子水适量；本发明纳米隔热陶瓷涂层可以降低排风设备运行温度以增加部件的寿命,而且陶瓷涂层不易脱落粘结力强，使用寿命长，原料来源广泛，制备工艺简单，可大规模生产，应用前景良好。

Description

一种纳米隔热涂层材料
技术领域
本发明涉及陶瓷涂层技术领域，尤其涉及一种纳米隔热涂层材料。
背景技术
排风设备在厨房、实验室、工厂等各领域都有重要的作用。一般都可以分成排风罩、风管、除尘净化设备、风机、设备壳等部分组成。其中除尘净化设备的材料是根据领域的不同采用的材质也不尽相同，大多数会采用合金材料，合金材料的性能很大程度上影响了设备使用效果和寿命。陶瓷涂层在摩擦过程中产生的热应力比较小，涂层不容易发生严重断裂，具有孔隙率低、摩擦系数低、导热系数高、耐腐蚀性、高硬度等特性，适用于高温、腐蚀和磨损等特殊工作环境。
《Cr2O3陶瓷涂层摩擦磨损性能研究》中利用三氧化二铬陶瓷粉末与玻璃釉料按照一定质量比混合，烧结900℃后球磨，过200目筛，然后利用亚音速喷枪在45钢上喷涂三氧化二铬陶瓷涂层，并在电阻炉中烧结。虽然加入一定量的玻璃釉料增强了粉末之间的粘结性，提高了涂层的耐磨性，但是喷涂制得的涂层无法将空气全部排出，存在大量气孔，即使经过高温烧结也无法改善，需要多次涂刷玻璃釉料，施工复杂，并且铬对人体有毒性，不宜大量使用。本发明针对排风设备的使用性能，认为防污易清洁是最主要的实用性能，利用参考文献提出的玻璃釉料增强烧结性、提高耐磨性，将两者结合起来制备出适宜工业化大生产的提高排风设备性能的陶瓷涂层。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种纳米隔热涂层材料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种纳米隔热涂层材料，由以下重量份的原料制备制成：玻璃釉料14-17、氧化锆陶瓷粉73-83、硅钙合金2-3、三氧化二铝6-8、二氧化硅3.2-3.5、水性聚氨酯1.6-1.9、金红石型二氧化钛1.3-1.5、氮化铝1-1.3、刚玉砂0.6-0.8、超细玄武岩纤维0.6-0.8、粳米凝胶粉2.5-3、硅烷偶联剂kh560 0.3-0.4、去离子水适量。
所述一种纳米隔热涂层材料，由下列具体步骤制备制成：
(1)将玻璃釉料中加入适量的无水乙醇，在行星球磨机内湿法球磨5-7h，球磨完毕后在98-110℃下烘干，然后加到烧结炉中于525-550℃下预烧25-35min，冷却后再加入适量粘结剂制成粒度为10-30μm的细粉料，烘干后备用；
（2）将氧化锆陶瓷粉、金红石型二氧化钛、水性聚氨酯、氮化铝在球磨罐中球磨，球磨成浆料后加入硅烷偶联剂kh560继续研磨10-15min，在和步骤（1）制备的物料混合，置于电炉中边加热搅拌形成颗粒；
（3）将步骤（2）得到的颗粒球磨成粒径为25-40μm的粉末，再将粉末用等离子喷涂技术喷到基体表面，然后立即将500目刚玉砂用0.2-0.4MPa的风压对涂层表面进行轻吹砂，自然冷却至室温；
（4）将粳米凝胶粉用10-13倍量的去离子水溶解，将硅钙合金、三氧化二铝、二氧化硅和超细玄武岩纤维加到粳米凝胶液体中微波加热搅拌形成粘性浆料，再将该浆料涂覆在步骤（3）基体表面，激光熔覆后自然冷却即可。
所述一种纳米隔热涂层材料，所述玻璃釉料由电气石、氧化锌、钠长石、钛白粉和云母组成，其中质量比为2.2-2.8：1.2-1.6:8.5-10:2-2.5:1-2。
本发明的优点是：本发明利用硅烷偶联剂、水性聚氨酯将氧化锆陶瓷粉等球磨粘结成浆料，在和玻璃釉料一起反应，形成复合相强韧化效应，利用等离子喷涂成涂层时能够减轻界面残余应力，防止陶瓷出现裂纹，并且提高涂层的耐候、抗氧化、导热等性能，在涂层表面在喷涂一层薄刚玉砂更提高了其导热、耐磨性，并且还利用微波加热将硅钙合金、三氧化二铝等形成粘性浆料，通过激光熔覆技术将其覆着在基体表面，解决涂层存在气孔的问题，并显著提高了涂层耐火性、隔热、耐磨等性能；本发明纳米隔热陶瓷涂层可以降低排风设备运行温度以增加部件的寿命,而且陶瓷涂层不易脱落粘结力强，使用寿命长，原料来源广泛，制备工艺简单，可大规模生产，应用前景良好。
具体实施方式
一种纳米隔热涂层材料，由以下重量份（公斤）的原料制备制成：玻璃釉料14、氧化锆陶瓷粉73、硅钙合金2、三氧化二铝6、二氧化硅3.2、水性聚氨酯1.6、金红石型二氧化钛1.3、氮化铝1、刚玉砂0.6、超细玄武岩纤维0.6、粳米凝胶粉2.5、硅烷偶联剂kh560 0.3、去离子水适量。
所述一种纳米隔热涂层材料，由下列具体步骤制备制成：
(1)将玻璃釉料中加入适量的无水乙醇，在行星球磨机内湿法球磨5h，球磨完毕后在98℃下烘干，然后加到烧结炉中于525℃下预烧25min，冷却后再加入适量粘结剂制成粒度为10μm的细粉料，烘干后备用；
（2）将氧化锆陶瓷粉、金红石型二氧化钛、水性聚氨酯、氮化铝在球磨罐中球磨，球磨成浆料后加入硅烷偶联剂kh560继续研磨10min，在和步骤（1）制备的物料混合，置于电炉中边加热搅拌形成颗粒；
（3）将步骤（2）得到的颗粒球磨成粒径为25μm的粉末，再将粉末用等离子喷涂技术喷到基体表面，然后立即将500目刚玉砂用0.2MPa的风压对涂层表面进行轻吹砂，自然冷却至室温；
（4）将粳米凝胶粉用10倍量的去离子水溶解，将硅钙合金、三氧化二铝、二氧化硅和超细玄武岩纤维加到粳米凝胶液体中微波加热搅拌形成粘性浆料，再将该浆料涂覆在步骤（3）基体表面，激光熔覆后自然冷却即可。
所述一种纳米隔热涂层材料，所述玻璃釉料由电气石、氧化锌、钠长石、钛白粉和云母组成，其中质量比为2.2：1.2:8.5:2:1。
按照实施例生产的陶瓷涂层性能参数如下：
（1）涂覆性能佳、与基体材料结合力好，涂层表面光滑、无气孔；
（2）耐磨性试验：2.8mg；
（3）抗氧化试验：涂层试件在1500℃的静态空气中有效防氧化时间达185h；
（4）抗热震性试验：升温至1500℃，冷水淬火，如此反复10次，涂层不开裂，不脱落。

Claims (3)

1.一种纳米隔热涂层材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备制成：玻璃釉料14-17、氧化锆陶瓷粉73-83、硅钙合金2-3、三氧化二铝6-8、二氧化硅3.2-3.5、水性聚氨酯1.6-1.9、金红石型二氧化钛1.3-1.5、氮化铝1-1.3、刚玉砂0.6-0.8、超细玄武岩纤维0.6-0.8、粳米凝胶粉2.5-3、硅烷偶联剂kh560 0.3-0.4、去离子水适量。
2.根据权利要求1所述一种纳米隔热涂层材料，其特征在于，由下列具体步骤制备制成：
(1)将玻璃釉料中加入适量的无水乙醇，在行星球磨机内湿法球磨5-7h，球磨完毕后在98-110℃下烘干，然后加到烧结炉中于525-550℃下预烧25-35min，冷却后再加入适量粘结剂制成粒度为10-30μm的细粉料，烘干后备用；
（2）将氧化锆陶瓷粉、金红石型二氧化钛、水性聚氨酯、氮化铝在球磨罐中球磨，球磨成浆料后加入硅烷偶联剂kh560继续研磨10-15min，在和步骤（1）制备的物料混合，置于电炉中边加热搅拌形成颗粒；
（3）将步骤（2）得到的颗粒球磨成粒径为25-40μm的粉末，再将粉末用等离子喷涂技术喷到基体表面，然后立即将500目刚玉砂用0.2-0.4MPa的风压对涂层表面进行轻吹砂，自然冷却至室温；
（4）将粳米凝胶粉用10-13倍量的去离子水溶解，将硅钙合金、三氧化二铝、二氧化硅和超细玄武岩纤维加到粳米凝胶液体中微波加热搅拌形成粘性浆料，再将该浆料涂覆在步骤（3）基体表面，激光熔覆后自然冷却即可。
3.根据权利要求1-2所述一种纳米隔热涂层材料，其特征在于，所述玻璃釉料由电气石、氧化锌、钠长石、钛白粉和云母组成，其中质量比为2.2-2.8：1.2-1.6:8.5-10:2-2.5:1-2。
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