CN116874286A - 一种过渡金属基陶瓷涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种过渡金属基陶瓷涂层,包括以下重量份数的原料组分:电熔刚玉10‑25份、石墨烯5‑10份、氧化锆5‑10份、硼化钛5‑15份和水25‑40份,还包括由无水乙醇30‑50份、蒸馏水30‑50份和流平剂20‑40份配制成的水解溶液。本发明采用电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛作为制备金属基陶瓷涂层的基础材料,硼化钛在该金属基陶瓷涂层中,具有硬度高、热导率和电导率高、抗氧化性能和化学稳定性好、耐磨性和抗液态金属侵蚀能力优异,从而提高该金属基陶瓷涂层的强度和整体性能。其次,制备金属基陶瓷涂层过程中,在水解溶液中加入甲基硅油流平剂,使金属基陶瓷涂层在基材表面快速自然流平,提高涂层制备的效率。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷涂层技术领域,具体为一种过渡金属基陶瓷涂层及其制备方法。
背景技术
金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。其通过热喷涂或激光熔敷,高温熔融法,气相沉积,湿法沉积等涂层技术形成的涂层为金属陶瓷涂层。高温熔化烧成法是将涂覆原料在室温下制成浆料,然后均匀涂覆在金属表面,通过高温熔化烧成制备涂覆材料。该方法具有设备简单、操作方便等特点。它是制备陶瓷涂层的重要方法之一。此外,该方法还可以对损坏的涂层进行修复,不仅可以通过高温处理实现自我补偿,还可以通过充填料浆和适当的高温处理实现。
目前采用高温熔融法制备金属基陶瓷涂层时,一般采用氧化铝、氧化钛、氧化锆、氧化铬及其复合化合物作为主要材料,通过在以上材料中添加其他辅助材料来提高金属基涂层的性能,但是相比碳化物陶瓷涂料,金属基陶瓷涂层的强度比较低,导致金属基陶瓷涂层的应用范围受限。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种过渡金属基陶瓷涂层及其制备方法,解决了目前金属基陶瓷涂层强度不足的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种过渡金属基陶瓷涂层,包括以下重量份数的原料组分:电熔刚玉10-25份、石墨烯5-10份、氧化锆5-10份、硼化钛5-15份和水25-40份;
还包括由无水乙醇30-50份、蒸馏水30-50份和流平剂20-40份配制成的水解溶液。
所述过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉10份、石墨烯5份、氧化锆5份、硼化钛5份和水25份,无水乙醇30份、蒸馏水30份和流平剂20份。
所述过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉15份、石墨烯7份、氧化锆7份、硼化钛7份和水35份,无水乙醇40份、蒸馏水40份和流平剂25份。
所述过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉25份、石墨烯10份、氧化锆10份、硼化钛15份和水40份,无水乙醇50份、蒸馏水50份和流平剂40份。
一种过渡金属基陶瓷涂层的制备方法,包括以下具体步骤:
步骤一:按照配制比,对电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛进行配比备料;
步骤二:将步骤一配比后的混合材料加入混合罐中,然后在混合罐中加入对应比例的水,通过混合罐对上述材料进行充分混合搅拌获得混合溶液,搅拌时间为30-60min;
步骤三:按照配制比,对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行配比备料;
步骤四:将步骤三配比后的溶液加入混合罐中,通过混合罐对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行充分混合制得水解溶液,搅拌时间为15-20min;
步骤五:将步骤二获得的混合溶液加入步骤四获得的水解溶液中,并通过混合罐对混合溶液和水解溶液进行搅拌混合,搅拌时间为30min,混合结束后在常温下静置,静置时间需大于60min;
步骤六:将步骤五中静置后的溶液加入干燥箱中,通过煅烧制得复合陶瓷粉末,煅烧温度大于1200℃,煅烧2小时,保温1小时;
步骤七:在步骤六中的复合陶瓷粉末中加入蒸馏水,从而获得陶瓷涂层浆料,接着将陶瓷涂层浆料涂抹在基材上,再对基材进行烧结,烧结温度1400-1600℃。
优选的,所述混合罐的搅拌转速控制在200-300r/min。
优选的,所述电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛粉末粒径为1-5μm。控制电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛粉末粒度,可使得制备的陶瓷涂层浆料能细致地涂抹在基材表面。
(三)有益效果
本发明提供了一种过渡金属基陶瓷涂层及其制备方法。具备以下有益效果:
本发明的采用电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛作为制备金属基陶瓷涂层的基础材料,硼化钛在该金属基陶瓷涂层中,具有硬度高、热导率和电导率高、抗氧化性能和化学稳定性好、耐磨性和抗液态金属侵蚀能力优异,从而提高该金属基陶瓷涂层的强度和整体性能。其次,制备金属基陶瓷涂层过程中,在水解溶液中加入甲基硅油流平剂,使金属基陶瓷涂层在基材表面快速自然流平,提高涂层制备的效率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例一:
本发明实施例提供一种过渡金属基陶瓷涂层,包括以下重量份数的原料组分:电熔刚玉10-25份、石墨烯5-10份、氧化锆5-10份、硼化钛5-15份和水25-40份;
还包括由无水乙醇30-50份、蒸馏水30-50份和流平剂20-40份配制成的水解溶液。本实施例中,流平剂采用甲基硅油流平剂,可使得制备后的陶瓷涂层浆料可在基材表面快速自然流平。
过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉10份、石墨烯5份、氧化锆5份、硼化钛5份和水25份,无水乙醇30份、蒸馏水30份和流平剂20份。
过渡金属基陶瓷涂层的制备方法,包括以下具体步骤:
步骤一:按照配制比,对电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛进行配比备料;备料采用电子秤对各种原料进行称量,实现各个材料的严格配比。
步骤二:将步骤一配比后的混合材料加入混合罐中,然后在混合罐中加入对应比例的水,通过混合罐对上述材料进行充分混合搅拌获得混合溶液,搅拌时间为30-60min;混合罐在使用前,需对内部清洗干净后烘干,再向混合罐中添加混合原料,加水时需要一边搅拌添加水。
步骤三:按照配制比,对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行配比备料;
步骤四:将步骤三配比后的溶液加入混合罐中,通过混合罐对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行充分混合制得水解溶液,搅拌时间为15-20min;制备水解溶液时,先加入无水乙醇和蒸馏水,最后添加流平剂。
步骤五:将步骤二获得的混合溶液加入步骤四获得的水解溶液中,并通过混合罐对混合溶液和水解溶液进行搅拌混合,搅拌时间为30min,混合结束后在常温下静置,静置时间需大于60min;搅拌混合溶液和水解溶液时,需添加硝酸催化剂,从而形成凝胶状溶液。
步骤六:将步骤五中静置后的溶液加入干燥箱中,通过煅烧制得复合陶瓷粉末,煅烧温度大于1200℃,煅烧2小时,保温1小时;
步骤七:在步骤六中的复合陶瓷粉末中加入蒸馏水,从而获得陶瓷涂层浆料,接着将陶瓷涂层浆料涂抹在基材上,再对基材进行烧结,烧结温度1400-1600℃。
实施例二:
本实施例在基于实施例一的基础上:过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉15份、石墨烯7份、氧化锆7份、硼化钛7份和水35份,无水乙醇40份、蒸馏水40份和流平剂25份。
过渡金属基陶瓷涂层的制备方法,包括以下具体步骤:
步骤一:按照配制比,对电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛进行配比备料;
步骤二:将步骤一配比后的混合材料加入混合罐中,然后在混合罐中加入对应比例的水,通过混合罐对上述材料进行充分混合搅拌获得混合溶液,搅拌时间为30-60min;
步骤三:按照配制比,对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行配比备料;
步骤四:将步骤三配比后的溶液加入混合罐中,通过混合罐对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行充分混合制得水解溶液,搅拌时间为15-20min;
步骤五:将步骤二获得的混合溶液加入步骤四获得的水解溶液中,并通过混合罐对混合溶液和水解溶液进行搅拌混合,搅拌时间为30min,混合结束后在常温下静置,静置时间需大于60min;
步骤六:将步骤五中静置后的溶液加入干燥箱中,通过煅烧制得复合陶瓷粉末,煅烧温度大于1200℃,煅烧2小时,保温1小时;
步骤七:在步骤六中的复合陶瓷粉末中加入蒸馏水,从而获得陶瓷涂层浆料,接着将陶瓷涂层浆料涂抹在基材上,再对基材进行烧结,烧结温度1400-1600℃。
实施例三:
本实施例在基于实施例一的基础上:过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉25份、石墨烯10份、氧化锆10份、硼化钛15份和水40份,无水乙醇50份、蒸馏水50份和流平剂40份。
过渡金属基陶瓷涂层的制备方法,包括以下具体步骤:
步骤一:按照配制比,对电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛进行配比备料;
步骤二:将步骤一配比后的混合材料加入混合罐中,然后在混合罐中加入对应比例的水,通过混合罐对上述材料进行充分混合搅拌获得混合溶液,搅拌时间为30-60min;
步骤三:按照配制比,对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行配比备料;
步骤四:将步骤三配比后的溶液加入混合罐中,通过混合罐对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行充分混合制得水解溶液,搅拌时间为15-20min;
步骤五:将步骤二获得的混合溶液加入步骤四获得的水解溶液中,并通过混合罐对混合溶液和水解溶液进行搅拌混合,搅拌时间为30min,混合结束后在常温下静置,静置时间需大于60min;
步骤六:将步骤五中静置后的溶液加入干燥箱中,通过煅烧制得复合陶瓷粉末,煅烧温度大于1200℃,煅烧2小时,保温1小时;
步骤七:在步骤六中的复合陶瓷粉末中加入蒸馏水,从而获得陶瓷涂层浆料,接着将陶瓷涂层浆料涂抹在基材上,再对基材进行烧结,烧结温度1400-1600℃。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个引用结构”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种过渡金属基陶瓷涂层,其特征在于:包括以下重量份数的原料组分:电熔刚玉10-25份、石墨烯5-10份、氧化锆5-10份、硼化钛5-15份和水25-40份;
还包括由无水乙醇30-50份、蒸馏水30-50份和流平剂20-40份配制成的水解溶液。
2.根据权利要求1所述的一种过渡金属基陶瓷涂层,其特征在于:所述过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉10份、石墨烯5份、氧化锆5份、硼化钛5份和水25份,无水乙醇30份、蒸馏水30份和流平剂20份。
3.根据权利要求1所述的一种过渡金属基陶瓷涂层,其特征在于:所述过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉15份、石墨烯7份、氧化锆7份、硼化钛7份和水35份,无水乙醇40份、蒸馏水40份和流平剂25份。
4.根据权利要求1所述的一种过渡金属基陶瓷涂层,其特征在于:所述过渡金属基陶瓷涂层按以下重量份数的原料配制:电熔刚玉25份、石墨烯10份、氧化锆10份、硼化钛15份和水40份,无水乙醇50份、蒸馏水50份和流平剂40份。
5.根据权利要求1所述的一种过渡金属基陶瓷涂层的制备方法,其特征在于,包括以下具体步骤:
步骤一:按照配制比,对电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛进行配比备料;
步骤二:将步骤一配比后的混合材料加入混合罐中,然后在混合罐中加入对应比例的水,通过混合罐对上述材料进行充分混合搅拌获得混合溶液,搅拌时间为30-60min;
步骤三:按照配制比,对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行配比备料;
步骤四:将步骤三配比后的溶液加入混合罐中,通过混合罐对无水乙醇、蒸馏水和流平剂进行充分混合制得水解溶液,搅拌时间为15-20min;
步骤五:将步骤二获得的混合溶液加入步骤四获得的水解溶液中,并通过混合罐对混合溶液和水解溶液进行搅拌混合,搅拌时间为30min,混合结束后在常温下静置,静置时间需大于60min;
步骤六:将步骤五中静置后的溶液加入干燥箱中,通过煅烧制得复合陶瓷粉末,煅烧温度大于1200℃,煅烧2小时,保温1小时;
步骤七:在步骤六中的复合陶瓷粉末中加入蒸馏水,从而获得陶瓷涂层浆料,接着将陶瓷涂层浆料涂抹在基材上,再对基材进行烧结,烧结温度1400-1600℃。
6.根据权利要求5所述的一种过渡金属基陶瓷涂层的制备方法,其特征在于:所述混合罐的搅拌转速控制在200-300r/min。
7.根据权利要求1所述的一种过渡金属基陶瓷涂层,其特征在于:所述电熔刚玉、石墨烯、氧化锆和硼化钛粉末粒径为1-5μm。
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