[发明专利]一种钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层及其制备方法，属钢基保护涂料制作方法技术领域。

背景技术

金属基陶瓷复合材料由于同时具有金属材料高强度、高韧性、优良导热性及陶瓷材料硬度高、耐磨损、耐腐蚀、耐高温的优点，因此目前已在众多领域得到应用。国内外制备金属基陶瓷复合材料的方法通常包括：喷涂法(Spray coating法)、化学气相沉积法(CVD法)、物理气相沉积法(PVD法)、复合镀(Composite coating法)、溶胶凝胶法(Sol－Gel法)、高温自蔓延法(SHS法)、高温熔烧法(High－temperature fusion法)等。

其中，喷涂法热化学反应又称粘结法，具有工艺简单、施工方便、成本低廉的优点。一些研究者采用此法，以表面经改性处理的普通碳素钢为基体，以Al₂O₃、MgO、ZrSiO₄粉末及某种粘结剂为实验原料，经过一次高温固化，制备出陶瓷涂层与普通碳素钢基体结合强度高、并具有优异耐腐蚀性和抗热震性的陶瓷涂料；还有一些学者采用此法以1Cr18Ni9Ti不锈钢为基体，以钠水玻璃、二氧化硅、氧化铝、铝粉为原料，经过一次固化，使胶粘涂层获得了很高的剪切强度、耐水性和热稳定性。不过采用上述方法制备的陶瓷涂料层往往存在着组织致密性差，表面硬度、耐磨性、耐水性、防腐性、基体与涂层结合性难以保证等问题。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种制备方法简单，基体与涂层结合性强，表面硬度高，耐磨性、致密性好；解决现有技术制备陶瓷涂料层组织致密性差，一次固化难以保证陶瓷涂料层综合性能问题的钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层及其制备方法。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的

一种钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层，其特征在于：它由下述重量百分比的原料组成：

高硬度碳化硅陶瓷耐磨粉末      10%～15%，

二氧化硅                      15%～25.5%，

水玻璃                        33.3%～45.3%，

铝粉                          15%～30%，

铬铁粉                        10%～25%；

该钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层的制备方法如下：

（1）、对钢基体表面进行预处理，用砂轮或者砂纸打磨钢基体表面除去锈迹，然后进行喷砂粗化处理，再用酒精或丙酮清洗钢基体表面油污；

（2）、选取各原料并进行处理：

a、选择粒径为70～150#的高硬度碳化硅陶瓷耐磨粉末作填料；

b、选用与钢基热膨胀系数相近的、粒径为70～120#的二氧化硅作固化剂，并对其进行高温改性处理，改性处理温度为800℃～940℃，保温0.5h～1h，然后随炉冷却；

c、选择模数为3.2的水玻璃作粘结料；

d、用10%～25%铬铁粉作辅料，并加入15%～30%的铝粉，以改善涂层组织的均匀性和致密性，提高基体与涂层的粘结力；

（3）、将高硬度碳化硅陶瓷耐磨粉末、二氧化硅、铬铁粉、铝粉按上述重量百分比混合研磨，再加入水玻璃搅拌20min～1h；

（4）、将上述混合材料朝一个方向均匀涂敷在钢基体表面，涂敷厚度为0.5～2mm，室温凉置2～12h，然后放在烤箱中进行第一次低温固化，低温固化的温度为90～120℃，室温凉置与升温固化时间与涂敷厚度相关；

（5）、低温固化完成后，再一次进行高温固化处理，高温固化温度为500℃～800℃，时间为2h，最终制得钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层及其制备方法通过加入辅料铬铁粉，及不同温度下的两次固化，能够很好地提高涂层与钢基体之间的冶金结合强度,可制备出表面硬度高、耐磨性好、组织均匀、结构致密、钢基体与涂层结合性好、成本低廉的含铬耐磨陶瓷复合涂料层；两次固化工艺可缩短固化时间、提高涂层质量，有助于钢基体与涂层之间陶瓷相的生成，同时，使涂层具有比基体高数倍的耐磨性。该钢基表面含铬耐磨陶瓷涂料层及其制备方法工艺简单，施工方便，生产效率高，经济实用。很好地解决了现有技术制备陶瓷涂料层组织致密性差，一次固化难以保证陶瓷涂料层综合性能的问题。

具体实施方式