[发明专利]陶瓷/金属复合薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷/金属复合薄膜及其制备方法，属于材料领域。具体为一种微晶玻璃涂层，该微晶玻璃涂层的原料组成为：20～30质量份的二氧化硅，1～10质量份的三氧化二铝，1～10质量份的氧化钙，1～5质量份的氧化镁，1～5质量份的碳酸钡，1～5质量份的碳酸钠，和1～5质量份的碳酸钾。它的制备方法包括玻璃粉末制备、玻璃浆料配制、玻璃浆料涂覆以及微晶玻璃涂层的晶化处理的步骤。本发明采用优化的偶联剂配方进行玻璃浆料配制，浆料分散度及粘度均适于进行陶瓷表面的浆料涂覆；采用提拉法进行浆料涂覆，具备复杂表面涂覆制备能力，且工艺简单易行，涂层均匀度高。该方法成本较低，涂层与基体结合牢固，具有优良的保护性能。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷/金属复合薄膜及其制备方法，具体为一种CAS(CaO-AlO-SiO)系微晶玻璃梯度涂层及其制备方法，属于材料领域，尤其是微晶玻璃领域。

背景技术

微晶玻璃是通过温度控制、成分控制、形核剂引入等手段，控制玻璃析晶过程，从而得到的一种含有大量均匀分布微晶相的多晶材料。微晶玻璃同时具备玻璃和陶瓷的性能特点，具有机械强度高、耐腐蚀性好、化学稳定性高、热稳定性高、热膨胀系数可调等优点，广泛应用于航空航天、建筑装饰、激光增益介质、显示面板等领域。

在材料表面制备微晶玻璃涂层可以有效提高其耐化学腐蚀、耐高温腐蚀、耐磨、耐冲蚀等性能，具备广泛的实用价值。常用微晶玻璃涂层的制备方法有低温共烧陶瓷法、热喷涂法、浆料涂覆法等等，但是在进行异型构件表面的涂层制备时，这些方法往往具有一定局限性，存在无法施镀或镀层不均匀的情况。采用匀速提拉法进行管件内壁镀膜可解决施镀不均匀的情况，其关键步骤在于浆料的分散性及粘度满足均匀施镀的要求。目前常用涂覆法的浆料往往仅适用于不锈钢或高温合金等基材，针对陶瓷表面的浆料涂覆则少有报道。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种陶瓷/金属复合薄膜及其制备方法，具体为一种复杂陶瓷表面的微晶玻璃涂层及其制备方法。

本发明的技术方案为：

一种陶瓷/金属复合薄膜，具体为一种微晶玻璃涂层，该微晶玻璃涂层的原料组成为：20～30质量份的二氧化硅，1～10质量份的三氧化二铝，1～10质量份的氧化钙，1～5质量份的氧化镁，1～5质量份的碳酸钡，1～5质量份的碳酸钠，和1～5质量份的碳酸钾。

一种陶瓷/金属复合薄膜的制备方法，具体为一种微晶玻璃涂层的制备方法，包括玻璃粉末制备、玻璃浆料配制、玻璃浆料涂覆以及微晶玻璃涂层的晶化处理等步骤。具体制备步骤如下：

(1)玻璃粉末制备过程：按比例称取所需原料，混合均匀后放入马弗炉中加热，充分熔融后，水淬得到玻璃料渣；以去离子水为研磨介质，采用行星球磨机对制得的玻璃料渣进行研磨，得到玻璃粉末；

(2)玻璃浆料配制方法：将硅烷偶联剂、酒精及玻璃粉末混合均匀，形成玻璃浆料；

(3)玻璃浆料涂覆：采用匀速提拉机在陶瓷样品表面进行浆料涂覆；

(4)微晶玻璃涂层的晶化处理：首先将样品置于烘箱中烘干，随后置于Ar气氛炉中，加热，保温，得到晶化后的微晶玻璃涂层。

步骤(1)中，在马弗炉中加热的温度为1300-1700℃，保温1-3h；所述玻璃粉末的粒度为0～200μm。

步骤(2)中，硅烷偶联剂、酒精及玻璃粉末按一定配比混合均匀，硅烷偶联剂、酒精与玻璃粉末的质量比为1：(1～100)：(0.1～10)；所述的硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550，酒精质量百分比≥99.5％；配制好的玻璃浆料粘度为1～100mPa·s。

步骤(3)中，所述陶瓷包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等。