CN106893371A - 一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层及其制备方法,主要解决现有绝缘涂层不耐高温、绝缘性差等问题。本发明提供该一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层及其制备方法,该涂层由液相组分与组分D组成,具体由磷酸、氧化锌、氧化镁、氧化铜、氧化硅、氧化锆、云母粉,莫来石纤维粉等无机成分组成。该涂层的制备方法为按照质量百分比配比称取各个组分,按顺序制备组分A,组分D,液相组分,再将固相组分与液相组分按照质量百分比为液相组分40-60%,组分D60-40%的比例混合配成涂料,制备涂层,烘干后制得耐高温绝缘涂层。本发明的涂层具有很好的耐高温性能,最高热处理温度仅为150℃,因此使用非常方便,具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层及其制备方法,属于涂层应用技术领域。
背景技术
目前,高温合金作为一种耐高温、抗腐蚀的结构材料已经得到广泛应用。特别是在航空、航天领域高温合金材料的应用更加普遍。某些零件由于使用需求,要在表面覆盖一层绝缘涂层,但目前国内所采用绝缘涂层其长期使用温度通常不超过400℃,并且主要针对于普通不锈钢基体。但高温合金的使用环境温度更高,并且其热膨胀系数更大,因此,现有绝缘涂层应用至高温合金基体后,不仅无法满足使用温度的要求,并且与基体的膨胀系数也难以匹配,导致涂层在多次冷热循环后便开始脱落。因此,迫切需要研制一种能够与高温合金基材相匹配,耐高温性能好的绝缘涂层产品。经过调研发现,目前能够在高温合金基体使用的耐500℃以上的绝缘涂层仅有热喷涂无机绝缘涂层能够满足要求,但热喷涂工艺复杂,需要专门的设备,对零件的形状尺寸也有一定要求,并且涂层制备过程中,火焰温度一般高达2000℃以上,因此,要求所制备零件必须具有一定的耐瞬时高温能力,但很多工件是无法承受这一高温的,从而大大限制了该工艺的应用。
发明内容
本发明以解决上述问题为目的,提供一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层及其制备方法,该耐高温绝缘涂层采用无机粉体作为原料,大大提升了涂层本身的耐温能力,通过对原料粉体比例的调节,使得涂层材料的热膨胀系数与高温合金基体更加接近,增强了抗热冲击的能力,绝缘性能强,并且制备方法采用刷涂或气动喷涂工艺完成涂覆,操作温度低,对零件的外形和尺寸也无特殊要求,因此,使用非常方便,具有很好的应用前景。
为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,由如下原料按质量百分比组成:液相组分40-60%,组分D60-40%;
所述液相组分由如下组分按质量百分比组成:组分A50-70%、组分B25-45%与组分C 1-5%;所述组分D由如下原料按质量百分比组成:氧化铜60-90%、氧化镁5-30%、氧化锌5-30%;
所述组分A由如下原料按质量百分比组成:氧化锆10-50%,氧化硅0-30%,云母粉10-60%,莫来石纤维粉5-20%;
所述组分B为磷酸;
所述组分C为柠檬酸溶液。
进一步地,所述磷酸为密度大于1.7g/mL的磷酸。
进一步地,所述柠檬酸溶液为柠檬酸与蒸馏水配制成的质量分数为5%的柠檬酸溶液。
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的制备方法,具体实现步骤如下:
a、按照质量百分比配比称取上述基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的各个组分;
b、将称取的氧化锆、氧化硅、云母粉、莫来石纤维粉混合,并在行星磨上干磨10-20min,制成组分A;
c、将称取的氧化铜、氧化镁、氧化锌混合,并在行星磨上干磨10-20min制成组分D;
d、将所述组分A、组分B、组分C混合均匀,制备液相组分,再将所述组分D与所述液相组分按质量百分比为液相组分40-60%,组分D60-40%的比例混合配成涂料;
e、将所述步骤d配成的涂料采用刷涂或者气动喷涂的方式制备涂层,所述涂料需在1h内使用完毕,涂覆完成后,室温表干4h,80℃烘干2-4h,之后再120-150℃烘干2-4h,最终制得耐高温绝缘涂层。
本发明的有益效果是:
本发明的耐高温绝缘涂层采用无机粉体作为原料,大大提升了涂层本身的耐温能力,通过对原料粉体比例的调节,使得涂层材料的热膨胀系数与高温合金基体更加接近,增强了抗热冲击的能力,室温-1000℃冷热循环100次涂层不脱落,此外,涂层由磷酸、氧化锌、氧化镁、氧化铜、氧化硅、氧化锆、云母粉,莫来石纤维粉无机成分组成,不含有机成分,因此,涂层具有很好的耐高温性能,能够耐受1000℃的高温,并且经测试该涂层在800℃下仍有20MΩ的绝缘性能。并且,该涂层采用刷涂或气动喷涂工艺完成涂覆,最高热处理温度仅为150℃,对零件的外形和尺寸也无特殊要求,因此,使用非常方便,具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例进一步对本发明进行详细说明,但发明保护内容不局限于所述实施例:
实施例1
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,由如下原料按质量百分比组成:液相组分50%,组分D50%;
所述液相组分由如下组分按质量百分比组成:组分A60%、组分B35%与组分C5%;所述组分D由如下原料按质量百分比组成:氧化铜80%、氧化镁15%、氧化锌5%;
所述组分A由如下原料按质量百分比组成:氧化锆40%,氧化硅10%,云母粉30%,莫来石纤维粉20%;
所述组分B为磷酸;
所述组分C为柠檬酸溶液。
进一步地,所述磷酸为密度大于1.7g/mL的磷酸。
进一步地,所述柠檬酸溶液为柠檬酸与蒸馏水配制成的质量分数为5%的柠檬酸溶液。
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的制备方法,具体实现步骤如下:
a、按照质量百分比配比称取上述基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的各个组分:氧化锆40g、氧化硅10g、云母粉30g、莫来石纤维粉20g、氧化铜80g、氧化镁15g、氧化锌5g、组分A60g、组分B35g、组分C5g;
b、将称取的氧化锆、氧化硅、云母粉、莫来石纤维粉混合,并在行星磨上干磨10min,制成组分A;
c、将称取的氧化铜、氧化镁、氧化锌混合,并在行星磨上干磨10min制成组分D;
d、将组分A、组分B、组分C混合均匀,制备液相组分,再将所述组分D与所述液相组分按质量百分比为组分D50%与液相组分50%的比例混合配成涂料;
e、将所述步骤d配成的涂料采用刷涂或者气动喷涂的方式涂覆于3cm×3cm的GH3030镍基高温合金试片上,所述涂料需在1h内使用完毕,涂覆完成后,室温表干4h,80℃烘干2h,之后再120℃烘干2h,最终制得耐高温绝缘涂层。
实施例2
与实施例1不同之处在于:
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,由如下原料按质量百分比组成:液相组分40%,组分D60%;
所述液相组分由如下组分按质量百分比组成:组分A61%、组分B38%与组分C1%;所述组分D由如下原料按质量百分比组成:氧化铜60%、氧化镁30%、氧化锌10%;
所述组分A由如下原料按质量百分比组成:氧化锆10%,氧化硅30%,云母粉55%,莫来石纤维粉5%;
所述组分B为磷酸;
所述组分C为柠檬酸溶液。
进一步地,所述磷酸为密度大于1.7g/mL的磷酸。
进一步地,所述柠檬酸溶液为柠檬酸与蒸馏水配制成的质量分数为5%的柠檬酸溶液。
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的制备方法,具体实现步骤如下:
所述步骤a为按照质量百分比配比称取上述基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的各个组分:氧化锆10g、氧化硅30g、云母粉55g、莫来石纤维粉5g、氧化铜60g、氧化镁30g、氧化锌10g、组分A61g、组分B38g、组分C1g;
所述步骤b为在行星磨上干磨10min;
所述步骤c为在行星磨上干磨10min制成组分D;
所述步骤d的组分D与液相组分按质量百分比为组分D60%与液相组分40%的比例混合配成涂料;
所述步骤e为在80℃烘干4h,之后再150℃烘干4h,最终制得耐高温绝缘涂层。
实施例3
与实施例1不同之处在于:
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,由如下原料按质量百分比组成:液相组分60%,组分D40%;
所述液相组分由如下组分按质量百分比组成:组分A70%、组分B25%与组分C5%;所述组分D由如下原料按质量百分比组成:氧化铜60%、氧化镁30%、氧化锌10%;
所述组分A由如下原料按质量百分比组成:氧化锆50%,氧化硅0%,云母粉35%,莫来石纤维粉15%;
所述组分B为磷酸;
所述组分C为柠檬酸溶液。
进一步地,所述磷酸为密度大于1.7g/mL的磷酸。
进一步地,所述柠檬酸溶液为柠檬酸与蒸馏水配制成的质量分数为5%的柠檬酸溶液。
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的制备方法,具体实现步骤如下:
所述步骤a为按照质量百分比配比称取上述基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的各个组分:氧化锆50g、氧化硅0g、云母粉35g、莫来石纤维粉15g、氧化铜60g、氧化镁30g、氧化锌10g、组分A70g、组分B25g、组分C5g;
所述步骤b在行星磨上干磨15min;
所述步骤c在行星磨上干磨15min制成组分D;
所述步骤d的组分D与液相组分按质量百分比为组分D40%与液相组分60%的比例混合配成涂料;
所述步骤e为在80℃烘干3h,之后再130℃烘干3h,最终制得耐高温绝缘涂层。
实施例4
与实施例1不同之处在于:
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,由如下原料按质量百分比组成:液相组分55%,组分D45%;
所述液相组分由如下组分按质量百分比组成:组分A52%、组分B45%与组分C3%;所述组分D由如下原料按质量百分比组成:氧化铜65%、氧化镁5%、氧化锌30%;
所述组分A由如下原料按质量百分比组成:氧化锆15%,氧化硅15%,云母粉60%,莫来石纤维粉10%;
所述组分B为磷酸;
所述组分C为柠檬酸溶液。
进一步地,所述磷酸为密度大于1.7g/mL的磷酸。
进一步地,所述柠檬酸溶液为柠檬酸与蒸馏水配制成的质量分数为5%的柠檬酸溶液。
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的制备方法,具体实现步骤如下:
所述步骤a为按照质量百分比配比称取上述基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的各个组分:氧化锆15g、氧化硅15g、云母粉60g、莫来石纤维粉10g、氧化铜65g、氧化镁5g、氧化锌30g、组分A52g、组分B45g、组分C3g;
所述步骤b在行星磨上干磨12min;
所述步骤c在行星磨上干磨12min制成组分D;
所述步骤d的组分D与液相组分按质量百分比为组分D45%与液相组分55%的比例混合配成涂料;
所述步骤e为在80℃烘干2.5h,之后再120℃烘干3.5h,最终制得耐高温绝缘涂层。
实施例5
与实施例1不同之处在于:
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,由如下原料按质量百分比组成:液相组分60%,组分D40%;
所述液相组分由如下组分按质量百分比组成:组分A50%、组分B45%与组分C5%;所述组分D由如下原料按质量百分比组成:氧化铜90%、氧化镁5%、氧化锌5%;
所述组分A由如下原料按质量百分比组成:氧化锆50%,氧化硅20%,云母粉10%,莫来石纤维粉20%;
所述组分B为磷酸;
所述组分C为柠檬酸溶液。
进一步地,所述磷酸为密度大于1.7g/mL的磷酸。
进一步地,所述柠檬酸溶液为柠檬酸与蒸馏水配制成的质量分数为5%的柠檬酸溶液。
一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的制备方法,具体实现步骤如下:
所述步骤a为按照质量百分比配比称取上述基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的各个组分:氧化锆50g、氧化硅20g、云母粉10g、莫来石纤维粉20g、氧化铜90g、氧化镁5g、氧化锌5g、组分A50g、组分B45g、组分C35g;
所述步骤b在行星磨上干磨13min;
所述步骤c在行星磨上干磨13min制成组分D;
所述步骤d的组分D与液相组分按质量百分比为组分D40%与液相组分60%的比例混合配成涂料;
所述步骤e为在80℃烘干4h,之后再140℃烘干3.5h,最终制得耐高温绝缘涂层。
Claims (4)
1.一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,其特征在于,该涂层由如下原料按质量百分比组成:液相组分40-60%,组分D60-40%;
所述液相组分由如下组分按质量百分比组成:组分A50-70%、组分B25-45%与组分C 1-5%;所述组分D由如下原料按质量百分比组成:氧化铜60-90%、氧化镁5-30%、氧化锌5-30%;
所述组分A由如下原料按质量百分比组成:氧化锆10-50%,氧化硅0-30%,云母粉10-60%,莫来石纤维粉5-20%;
所述组分B为磷酸;
所述组分C为柠檬酸溶液。
2.如权利要求1所述的一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,其特征在于,所述磷酸为密度大于1.7g/ml的磷酸。
3.如权利要求1所述的一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层,其特征在于,所述柠檬酸溶液为柠檬酸与蒸馏水配制成的质量分数为5%的柠檬酸溶液。
4.制备如权利要求1或2或3所述的一种基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的方法,具体实现步骤如下:
a、按照质量百分比配比称取上述基于高温合金基体的耐高温绝缘涂层的各个组分;
b、将称取的氧化锆、氧化硅、云母粉、莫来石纤维粉混合,并在行星磨上干磨10-20min,制成组分A;
c、将称取的氧化铜、氧化镁、氧化锌混合,并在行星磨上干磨10-20min制成组分D;
d、将所述组分A、组分B、组分C混合均匀,制备液相组分,再将所述组分D与所述液相组分按质量百分比为液相组分40-60%,组分D60-40%的比例混合配成涂料;
e、将所述步骤d配成的涂料采用刷涂或者启动喷涂的方式制备涂层,所述涂料需在1h内使用完毕,涂覆完成后,室温表干4h,80℃烘干2-4h,之后再120-150℃烘干2-4h,最终制得耐高温绝缘涂层。
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