[发明专利]一种抗氧化金属镍陶瓷涂层及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属陶瓷涂层材料技术领域，具体涉及一种抗氧化金属镍陶瓷涂层及其制作方法。

背景技术

近年来陶瓷涂层材料是受到广泛关注的陶瓷材料，传统的陶瓷材料具有较大的脆性，不利于陶瓷材料的进一步加工，也导致陶瓷材料在诸多领域的性能略显不足。金属陶瓷涂层是一种既有金属良好的强韧性，又有陶瓷的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合涂层。因此，金属陶瓷涂层在航空、航天等许多领域中获得重要的应用，诸如承受高速、高温燃气冲刷等复杂、恶劣工况条件的火箭发动机部件，通过涂覆金属陶瓷涂层可获得有效防护。现有技术中制备的金属陶瓷涂层在实际应用中存在功能单一成本高、韧性小、强度低、适涂性差等诸多缺陷，限制了金属陶瓷涂层的使用范围和应用领域，不利于企业节能绿色发展的目标的实现。

发明内容

本发明的目的就是提供一种抗氧化金属镍陶瓷涂层及其制作方法，以克服现有技术的不足。

本发明的目的是这样实现的：

一种抗氧化金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：纳米二氧化铈13.4-17.2、镍粉31-45、二氧化锰16-18、氧化钐12-14、铁粉15-22、硫酸锰5-8、甲基纤维素4.2-6.4、石膏粉10-15、氟碳乳液14-18、大蒜油7-10、沥青9-11、适量水。

所述的一种抗氧化金属镍陶瓷涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）将纳米二氧化铈于625-755℃高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入硫酸锰超声波震荡20-40分钟，加入氟碳乳液搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，喷雾干燥；

（2）将氧化钐加入到球磨机中，喷入雾状的大蒜油拌匀，加入甲基纤维素及适量水，在常温下，进行球磨、混合、打散、烘干制得改性氧化钐；

（3）将改性氧化钐、二氧化锰经1480-1600℃高温煅烧2-3小时，冷却加入沥青研磨至200-300目；

（4）将步骤（1）、（3）反应物料搅拌混匀，加入镍粉、铁粉于1100-1200℃高温煅烧3-6小时，冷却至室温，放入球磨机中加入其它剩余成分研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120℃干燥12h，最后1050℃烧制5min即可。

本发明有以下有益效果：本发明选用金属镍为金属基，采用二氧化锰、氧化钐等难熔物作为陶瓷相制得的陶瓷涂层涂覆在基体金属表面上，基体金属中的合金元素会向界面处扩散，与涂层中的NiO等物质发生：NiO＋M→MO＋Ni等界面反应，还原沉淀的活性镍原子与基体金属M形成Ni－M金属键，从而提高了金属陶瓷涂层与基体金属的密着性，而稀土纳米二氧化铈由于活性高能加强其对吸附分子间的原子轨道交互作用，对这些反应起到了促进作用，能较快地建立密着，添加的铁粉与镍粉结合可增强涂层的渗透性，本发明涂层具备抗氧化、耐高温、耐腐蚀的优点，制备方法简单，可以大幅度降低生产成本，一定程度解决实际工况下硬质合金部件氧化、腐蚀、磨损等失效问题。

具体实施方式

所述的一种抗氧化金属镍陶瓷涂层，其特征在于，由下列重量份的原料制成：纳米二氧化铈16.2、镍粉39、二氧化锰17、氧化钐13、铁粉17、硫酸锰7、甲基纤维素4.6、石膏粉12、氟碳乳液16、大蒜油10、沥青9、适量水。

制作方法包括以下步骤：

（1）将纳米二氧化铈于625-755℃高温处理30-50分钟，迅速经液氮冷却至室温，加入硫酸锰超声波震荡20-40分钟，加入氟碳乳液搅拌混匀，常温下搅拌5-8h，喷雾干燥；

（2）将氧化钐加入到球磨机中，喷入雾状的大蒜油拌匀，加入甲基纤维素及适量水，在常温下，进行球磨、混合、打散、烘干制得改性氧化钐；

（3）将改性氧化钐、二氧化锰经1480-1600℃高温煅烧2-3小时，冷却加入沥青研磨至200-300目；

（4）将步骤（1）、（3）反应物料搅拌混匀，加入镍粉、铁粉于1100-1200℃高温煅烧3-6小时，冷却至室温，放入球磨机中加入其它剩余成分研磨1-2小时，加入适量水调制成料浆，涂覆在干燥后的样品表面上，自然干燥24h，然后120℃干燥12h，最后1050℃烧制5min即可。

使用本发明生产的金属镍陶瓷涂层的技术参数指标如下：

（1）抗氧化、耐腐蚀、附着性好；

（2）抗冷热循环（室温-900℃）能力良好；

（3）软化起始温度提高了18.1℃。