[发明专利]一种在金属基体上制备陶瓷防护涂层的方法

说明书

一种在金属基体上制备陶瓷防护涂层的方法，依次包括下述步骤：（1）去除金属基体表面上的氧化物、油脂和灰尘；（2）将金属醇盐与溶剂混合均匀，调节pH值至1‑4，获得溶胶；向溶胶中加入纳米级合金粉末并充分搅拌，得到第一浆料；将金属基体浸入第一浆料中，提拉金属基体，阴干涂层，重复浸入、提拉、阴干的操作，直至涂层的厚度达到100‑150微米，得过渡层；（3）将磷酸与Al(OH)₃粉末混合均匀，得无机粘结剂；向无机粘结剂中加入氧化物粉料并搅拌均匀，制得第二浆料；将第二浆料涂覆在过渡层上并阴干；（4）将金属基体放入加热炉内，通入保护性气体并加热，再烧结。本发明的方法成本低，无环境污染，且形成的陶瓷防护涂层结合强度高、综合性能优良。

技术领域

本发明涉及陶瓷防护涂层的制备，具体涉及一种在金属基体上制备陶瓷防护涂层的方法。

背景技术

随着高新技术的不断发展，对材料性能的要求越来越高，由于工程机械、陶瓷生产辅助设备及构件等工作条件日益苛刻，要求材料具有耐高温、高温抗氧化、抗热震、抗疲劳、抗温度急变以及耐磨损等性能，从而限制了单纯的金属材料在高温环境下的使用。陶瓷材料具有良好的高温抗氧化性及耐磨性，因此用一定的工艺将各种功能陶瓷均匀地涂覆在基底金属（或合金）材料表面，得到的复合材料既具有金属（或合金）良好的物理机械性能，又兼具各种功能材料的优点，如耐热性、耐磨性、耐蚀性、超导性及生物活性等。

目前耐高温陶瓷涂层已经成功地应用于航天、国防、化工机械、电力、电子等工业领域。随着对材料性能要求的不断提高和对金属表面陶瓷涂层研究的不断深入，人们对涂层的作用机理和使用过程中的失效机理的认识越来越深刻，并不断地改进现有涂层的性能，发现新涂层和新工艺。

现阶段金属表面陶瓷涂层的主要制备方法有：热喷涂法、化学气相沉积法、物理气相沉积法、溶胶凝胶法、高温自蔓延法和热化学反应法等。现在得到广泛应用是热喷涂法，但热喷涂涂层与基体的结合主要是机械结合，有少量的冶金结合，其结合强度低，容易发生剥落，而且成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在金属基体上制备陶瓷防护涂层的方法，该方法成本低，且形成的陶瓷防护涂层结合强度高、综合性能优良。采用的技术方案如下：

一种在金属基体上制备陶瓷防护涂层的方法，其特征在于依次包括下述步骤：

（1）去除金属基体表面上的氧化物、油脂和灰尘；

（2）制备过渡层

（2-1）以金属醇盐作为前驱体，将金属醇盐与溶剂以1：（0.5-3）的摩尔比混合并且高速搅拌至混合均匀，然后加入无机酸并继续搅拌至混合均匀，调节pH值至1-4，获得溶胶；

（2-2）向溶胶中加入纳米级合金粉末并充分搅拌（优选搅拌4-8小时），使溶胶将纳米级合金粉末包裹起来，得到第一浆料；

（2-3）将金属基体浸入第一浆料中，再以3-30cm/min的提升速度提拉金属基体，然后阴干包覆在金属基体上的涂层；

（2-4）重复步骤（2-3）的操作，直至包覆在金属基体上的涂层的厚度达到100-150微米，该厚度为100-150微米的涂层即为过渡层；

（3）制备表面涂层

（3-1）将浓度为60-90%的磷酸与Al(OH)₃粉末混合均匀，得到无机粘结剂；

所述磷酸所含H₃PO₄与Al(OH)₃粉末的摩尔比为3：（0.8-1.3）；

（3-2）向无机粘结剂中加入氧化物粉料并搅拌均匀，制得第二浆料；