CN114163208B - 一种酸性无机修补剂及其制备方法、修补方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种酸性无机修补剂及其制备方法、修补方法,包括:硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉;其中,所述硅溶胶的pH值为2~5。本发明所述的酸性无机修补剂,可以避免有机树脂高温分解的问题,适于高温使用,且对不耐碱的陶瓷及其复合材料产品具有稳定、持久的修补效果。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料技术领域,具体而言,本发明涉及一种酸性无机修补剂及其制备方法、修补方法。
背景技术
由于陶瓷及其复合材料结构特征及材料特性,在产品机械加工时容易造成表面纤维脱落、崩边,致使产品表面形成凹坑等缺陷,缺陷深度一般在1mm以内。由于陶瓷及其复合材料产品制备周期长、成本高,若是因为外观质量原因造成产品报废,对企业来说是巨大的经济损失,对整个产品生产进度也必将造成严重影响。
为解决上述问题,中国专利文献CN110819228A中公开了一种隔热耐烧蚀可维护修补剂,并具体公开了其由有机硅树脂及耐高温填料组成。但是该修补剂采用有机硅树脂,通常在200℃-300℃左右就开始分解,在陶瓷及其复合材料的产品应用环境较低时,该修补剂能够满足使用要求,但是当产品的应用环境温度更高时,包含有机硅树脂的修补剂的可靠性则大大降低。
采用无机修补剂可以避免有机树脂高温分解的问题,但是无机修补剂中,常常添加碱金属成分,这种无机修补剂在应用于不耐碱的陶瓷及其复合材料产品,例如包含石英的陶瓷材料时,长时间使用会造成产品的修补部位被腐蚀。
鉴于此,目前亟待提出一种适于高温使用的酸性无机修补剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酸性无机修补剂,以解决现有技术中的修补剂不适于高温使用、对不耐碱的陶瓷及其复合材料产品具有腐蚀性的技术问题。
为了解决上述问题,本发明提供一种酸性无机修补剂,包括:硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉;其中,所述硅溶胶的pH值为2~5。
优选地,所述硅溶胶的浓度为15%~60%。
优选地,所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉。
优选地,所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。
所述玻璃釉的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝、氧化硼等。
优选地,所述的酸性无机修补剂,还包括水、乙醇。
进一步优选地,所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
优选地,所述的酸性无机修补剂,按重量份计,包括:硅溶胶5~100份、二氧化硅粉1~50份、氮化硼粉0.1~10份、玻璃釉0.1~20份、水1~25份、乙醇1~25份。
进一步优选地,所述的酸性无机修补剂,按重量份计,包括:硅溶胶10~60份、二氧化硅2~10份、氮化硼0.1~1份、玻璃釉2~10份、水2~20份、乙醇2~20份。
本发明的酸性无机修补剂的制备方法,包括如下步骤:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本发明还提供一种利用所述的酸性无机修补剂的修补方法,包括如下步骤:
将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于80℃~250℃下固化,然后将固化后的待修复产品置于500℃~800℃下烧结,即可。
优选地,所述固化的时间为1~10h;所述烧结的时间为1~5h。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:
本发明所述的酸性无机修补剂,包括硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉,其中,硅溶胶的pH值为2~5。硅溶胶作为溶剂,化学性质稳定,可以提供酸性环境,使得由此得到的修补剂呈酸性,避免修补剂对包含不耐碱性的成分的陶瓷及其复合材料的腐蚀,适用于耐酸、不耐碱的陶瓷及其复合材料的修补。同时,硅溶胶吸附性好,可保障修补部位的可靠性,且硅溶胶经固化、烧结后性质稳定,在900℃的高温下不会出现熔融、粘结等现象。二氧化硅作为填充剂,与硅溶胶配合可均匀混合,提高修补剂中的二氧化硅含量,使产品的耐高温性能稳定不变。氮化硼在空气中烧结可氧化成氧化硼,氧化硼在高温下具有流动性,与二氧化硅形成硼硅酸盐玻璃,因此,可以在较低的温度下形成粘结剂,降低修补剂的成型温度,使得修补剂涂覆后在500-800℃下就可以起到粘接,降低了使用条件的要求。玻璃釉主要成分是二氧化硅、三氧化二铝、氧化硼等,其本身含有氧化硼,可优先于氮化硼与二氧化硅反应起到粘接作用。
具体实施方式
本发明各实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。各实施例中所用原料均为市场购得。
实施例1
本实施例的酸性无机修补剂,由以下重量份的原料组成:
硅溶胶5份、二氧化硅粉50份、氮化硼粉0.1份、玻璃釉10份、水1份、乙醇25份。
其中,所述硅溶胶的pH值为2,浓度为60%;所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉;所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
本实施例所述的酸性无机修补剂,其制备方法如下:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本实施例所述的酸性无机修补剂的修补方法如下:将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于80℃下固化10h,然后将固化后的待修复产品置于500℃下烧结1h,即可。
实施例2
本实施例的酸性无机修补剂,由以下重量份的原料组成:
硅溶胶100份、二氧化硅粉25份、氮化硼粉10份、玻璃釉0.1份、水25份、乙醇13份。
其中,所述硅溶胶的pH值为5,浓度为15%;所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉;所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
本实施例所述的酸性无机修补剂,其制备方法如下:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本实施例所述的酸性无机修补剂的修补方法如下:将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于250℃下固化5h,然后将固化后的待修复产品置于800℃下烧结5h,即可。
实施例3
本实施例的酸性无机修补剂,由以下重量份的原料组成:
硅溶胶52份、二氧化硅粉1份、氮化硼粉5份、玻璃釉20份、水13份、乙醇1份。
其中,所述硅溶胶的pH值为4,浓度为37%;所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉;所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
本实施例所述的酸性无机修补剂,其制备方法如下:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本实施例所述的酸性无机修补剂的修补方法如下:将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于165℃下固化1h,然后将固化后的待修复产品置于650℃下烧结3h,即可。
实施例4
本实施例的酸性无机修补剂,由以下重量份的原料组成:
硅溶胶10份、二氧化硅6份、氮化硼1份、玻璃釉2份、水11份、乙醇2份。
其中,所述硅溶胶的pH值为3,浓度为40%;所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉;所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
本实施例所述的酸性无机修补剂,其制备方法如下:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本实施例所述的酸性无机修补剂的修补方法如下:将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于150℃下固化10h,然后将固化后的待修复产品置于600℃下烧结3h,即可。
实施例5
本实施例的酸性无机修补剂,由以下重量份的原料组成:
硅溶胶60份、二氧化硅10份、氮化硼0.5份、玻璃釉6份、水11份、乙醇20份。
其中,所述硅溶胶的pH值为3,浓度为40%;所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉;所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
本实施例所述的酸性无机修补剂,其制备方法如下:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本实施例所述的酸性无机修补剂的修补方法如下:将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于150℃下固化5h,然后将固化后的待修复产品置于600℃下烧结3h,即可。
实施例6
本实施例的酸性无机修补剂,由以下重量份的原料组成:
硅溶胶35份、二氧化硅2份、氮化硼0.1份、玻璃釉10份、水20份、乙醇11份。
其中,所述硅溶胶的pH值为3,浓度为40%;所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉;所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
本实施例所述的酸性无机修补剂,其制备方法如下:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本实施例所述的酸性无机修补剂的修补方法如下:将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于150℃下固化4h,然后将固化后的待修复产品置于600℃下烧结3h,即可。
实施例7
本实施例的酸性无机修补剂,由以下重量份的原料组成:
硅溶胶60份、二氧化硅10份、氮化硼1份、玻璃釉5份、水20份、乙醇11份。
其中,所述硅溶胶的pH值为3,浓度为40%;所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉;所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。所述水为高纯水,乙醇为分析纯。
本实施例所述的酸性无机修补剂,其制备方法如下:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉混合均匀,即得。
本实施例所述的酸性无机修补剂的修补方法如下:将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于150℃下固化4h,然后将固化后的待修复产品置于600℃下烧结3h,即可。
实施例8
本实施例的酸性无机修补剂,与实施例7相同,区别仅在于:玻璃釉的用量为1份。
实施例9
本实施例的酸性无机修补剂,与实施例7相同,区别仅在于:玻璃釉的用量为8份。
对比例1
本对比例与实施例7的原料组成相同,区别仅在于:不包括氧化硼。采用与实施例7相同的制备方法、修补方法。
对比例2
本对比例与实施例7的原料组成相同,区别仅在于:不包括硅溶胶。采用与实施例7相同的制备方法、修补方法。
对比例3
本对比例与实施例7的原料组成相同,区别仅在于:不包括玻璃釉。采用与实施例7相同的制备方法、修补方法。
效果试验例
取实施例1-9、对比例1-3中制备得到的修补剂,编号为1-12,分别进行以下试验:
按照各实施例的修补方法,对相同的两片尺寸为12cm*12cm*2cm的含石英陶瓷材料进行粘接,并对得到的修补层的外观、粘接强度,1000℃温度下放置2分钟后外观及重量损失率进行测定。
经测定,得到实验结果如下:
由上述结果可知,本发明所述的酸性无机修补剂,可以避免有机树脂高温分解的问题,适于高温使用,且对不耐碱的陶瓷及其复合材料产品具有稳定、持久的修补效果。实施例7在硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉的用量关系为60:10:1:5时综合性能最优。实施例8、9中,玻璃釉的用量相较于实施例7过多或过少都无法达到最优性能。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (6)
1.一种酸性无机修补剂,其特征在于,按重量份计,包括,硅溶胶5-100份、二氧化硅粉1-50份、氮化硼粉0.1-10份、玻璃釉0.1-20份、水1-25份、乙醇1-25份;其中,所述硅溶胶的pH值为2-5;所述硅溶胶的浓度为15%-60%。
2.根据权利要求1所述的酸性无机修补剂,其特征在于,所述二氧化硅为细度5000目以上、纯度99.0%以上的二氧化硅粉。
3.根据权利要求1所述的酸性无机修补剂,其特征在于,所述氮化硼为细度200目以上、纯度99.0%以上的氮化硼粉。
4.根据权利要求1所述的酸性无机修补剂,其特征在于,按重量份计,包括:硅溶胶10-60份、二氧化硅2-10份、氮化硼0.1-1份、玻璃釉2-10份、水2-20份、乙醇2-20份。
5.一种基于权利要求1所述的酸性无机修补剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:取硅溶胶、二氧化硅、氮化硼、玻璃釉、水、乙醇混合均匀,即得。
6.一种利用权利要求1所述的酸性无机修补剂的修补方法,其特征在于,包括如下步骤:
将所述酸性无机修补剂涂覆于待修补产品的表面,再将所述待修补产品置于80℃、150℃、165℃、250℃下固化,所述固化的时间为1h、4h、5h、10h;然后将固化后的待修复产品置于500℃-800℃下烧结,所述烧结的时间为1-5h,即可。
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