[发明专利]一种热喷涂陶瓷涂层用高温绝缘无机封孔剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂层封孔剂及其使用方法，特别涉及一种热喷涂陶瓷涂层用高温绝缘封孔剂及其使用方法。

背景技术

耐磨、抗蚀作为热喷涂涂层的重点应用方向，在海洋工况条件下有着极好的应用前景。尤其是在某些高载工况条件下的耐磨结构件，如火箭、舰载机、高铁机车等装置用特种介质泵、关节轴承、绝缘轴承等部件的耐磨(绝缘)涂层等，既要承受高速、高载荷及其伴随的高摩擦热(摩擦接触面最高温度可达1000℃左右)，同时还要满足海洋气氛条件下的长寿命可靠服役。热喷涂工艺制备的涂层不可避免地存在一定量的孔隙。在海洋工况条件下，液相或气相腐蚀介质会通过孔隙渗达基体，对基体产生腐蚀。另一方面，在潮湿环境下，孔隙会吸收水汽，造成涂层绝缘电阻的指数级下降，影响装备的安全可靠使用。因此，亟待开发适合热-力耦合工况要求，且耐海洋环境的封孔技术，隔绝海洋盐雾的腐蚀通道，增强涂层在潮湿环境下的绝缘性能，为重大装备在海洋工况条件下的长期、可靠服役提供保障。

国内外对热喷涂涂层的封孔技术均展开了广泛地研究，用作涂层封孔的工艺技术也很多，如有机/无机封孔剂封孔、激光重熔处理等。有机封孔剂成本较低、封孔工艺简单，粘结能力强，但有机封孔剂耐高温性较差，不适合在高温下长时间使用。激光重熔处理封孔效果好，但封孔后涂层残余应力大，影响耐磨可靠性。而无机封孔剂耐高温性能优越，封孔后对涂层力学性能的负面影响小。但现有的溶胶等无机封孔剂大都固含量低、封孔致密度低，存在K⁺、Na⁺等导电性离子，绝缘性较差等缺点。

发明内容

本发明旨在克服现有无机封孔剂的性能缺陷，本发明提供了一种热喷涂陶瓷涂层用高温绝缘封孔剂及其使用方法。

本发明提供了一种热喷涂陶瓷涂层用高温绝缘无机封孔剂，所述无机封孔剂包括磷酸盐化合物、氧化物颗粒以及水，其中，磷酸盐化合物包括磷酸氢铝、磷酸二氢铝和/或正磷酸铝，氧化物颗粒包括氧化铝、氧化硅和/或氧化镁，氧化物颗粒占磷酸盐化合物质量的2-30％。

较佳地，氧化物颗粒的粒径为20～150nm。

较佳地，所述无机封孔剂的固含量为50％～80％。

又，本发明还提供了一种上述无机封孔剂的使用方法，包括：

1)制备所述无机封孔剂：将氢氧化铝、磷酸溶液、氧化物颗粒，均匀混合后，得到所述无机封孔剂；

2)将所述无机封孔剂通过真空浸渍或超声浸渍，浸入涂层的孔隙中，得到浸渍有无机封孔剂的涂层；

3)将所述浸渍有无机封孔剂的涂层静置后，在100-400℃进行固化处理。

较佳地，步骤1)中，用于制备所述无机封孔剂的原料中，按重量比计，Al(OH)₃：H₃PO₄：H₂O＝1：(2～5)：(0.5～2)，优选，Al(OH)₃：H₃PO₄：H₂O＝1：(2～5)：(0.5～2)。

较佳地，磷酸溶液的浓度为65％-85％。

较佳地，步骤1)中，先将氢氧化铝加入磷酸溶液中，在50-100℃下搅拌直至澄清，再加入氧化物颗粒并使其均匀分散。

较佳地，浸渍过程中，保持温度在40～100℃。

较佳地，将所述浸渍有无机封孔剂的涂层静置6-48小时后，在100-400℃进行固化处理2-12小时。

本发明的有益效果：

本发明公开了一种热喷涂陶瓷涂层用高温绝缘无机封孔剂及其使用方法。封孔剂的特征在于，包含磷酸盐化合物和氧化物纳米颗粒。本发明提供的高温绝缘无机封孔剂固含量较高，封孔效果较好，渗透深度可达～70μm。封孔后涂层在潮湿条件下的绝缘电阻较高，可达50MΩ以上。原料廉价易得，工艺耗时较短，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为实施例1中封孔后试样涂层横截面的SEM照片；

图2为实施例4中封孔后试样涂层横截面的SEM照片；

图3为对比例1中未封孔试样涂层横截面的SEM照片；

图4为实施例2、对比例2中试样经96h盐雾腐蚀后照片。

具体实施方式

以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。