[发明专利]一种抗高温氧化耐热搪瓷涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种抗高温氧化耐热搪瓷涂层的制备方法，属于高温防护材料技术领域。本发明采用溶剂蒸发法制备出聚乳酸包覆二乙醇胺复合材料作为制备抗高温氧化耐热搪瓷涂层的填料，硬脂酸镧作为热稳定剂，用聚乳酸和硬脂酸镧混合包覆二乙醇胺，使制备的抗高温氧化耐热搪瓷涂层抗氧化、耐腐蚀、抗高温性能有所提高；本发明中氧化钴和氧化镍为密着剂，它们能增强釉料和基体的密着能力；无水乙醇作为溶剂和助磨剂，黏土和无水乙醇水解后，黏土能够均匀地粘附在颗粒表面，产生胶结作用；烧结过程中，形成以SiO₄四面体为骨架的网络结构，碱金属氧化物的金属离子填充在网络结构的空穴中，搪瓷涂层在基材表面形成致密的隔气层，减少基材被氧化的可能。

技术领域

本发明涉及一种抗高温氧化耐热搪瓷涂层的制备方法，属于高温防护材料技术领域。

背景技术

随着服役环境的日趋苛刻，大部分高温结构材料需要同时满足高温力学性能与抗腐蚀性能等多项指标的要求。而单从成分设计出发，高温合金很难实现力学性能与抗高温腐蚀性能的综合最优化，两者对成分的要求往往是相互矛盾的。因此，在通过成分调整满足合金力学性能的前提下，通常以施加高温防护涂层的方法来提高高温合金的耐高温腐蚀性能。

当前，高温防护涂层主要包括金属涂层与陶瓷涂层。其中，常用的金属涂层有渗铝涂层以及包覆MCrAlY涂层。在高温使用过程中，金属涂层由于与合金基体成分上的巨大差异，存在明显的互扩散，严重影响合金的高温力学性能。此外，在热腐蚀环境中，金属涂层表面生成的氧化物在沉积盐中会持续溶解，不能快速形成完整的保护性氧化膜，热腐蚀速率较快。相比较而言，陶瓷涂层的抗热腐蚀性能较金属涂层优异，但是由于其与合金基体较大的线热膨胀系数差以及较弱的界面结合，在热循环条件下，涂层容易开裂剥落，从而丧失对合金基体的高温防护作用。

除了传统的金属涂层与陶瓷涂层之外，还有一种非常适合于熔盐、气氛等苛刻环境下的高温防护涂层，即搪瓷涂层。搪瓷涂层在烧结制备的过程中，能与合金基体发生反应形成界面的化学结合，尤其适合于高温合金。因此，在热循环条件下，搪瓷涂层的抗界面剥落能力优于传统的陶瓷涂层。加上其优异的阻氧扩散能力，搪瓷涂层的抗高温氧化性能又优于传统的金属涂层。搪瓷涂层主要由硅氧四面体结构组成，通过在硅氧四面体的间隙中添加其他四价、三价、二价甚至一价离子，形成玻璃网状结构。

但是，普通的搪瓷涂层作为高温合金的高温防护涂层，还面临以下的三个问题：（1）搪瓷涂层中由于含有过量的低熔点组元（如：ZnO、Na₂O等）作为助溶剂，在高温服役的过程中，搪瓷涂层中的低熔点组元容易与合金基体中的Cr发生反应，并最终在涂层表面进一步氧化生成大量的铬酸盐尖晶石类腐蚀产物，如：ZnCr₂O₄，大幅度降低搪瓷涂层抗氧化性能；（2）大量低熔点组元的加入，打断硅氧四面体中的硅氧键，使得腐蚀介质中的合金离子更容易渗透进入搪瓷涂层，从而进一步降低搪瓷涂层的软化点，使得硫以及氯离子能够更加容易地渗透通过搪瓷涂层直至合金基体，严重影响搪瓷涂层的耐热腐蚀能力；（3）搪瓷中的玻璃相在高温下极不稳定，易析出各种形状、类型的晶体，由于析出晶体与搪瓷中玻璃相在热物理性能上的不匹配，产生较大的内应力，搪瓷涂层的抗热冲击性能受到很大影响。

综上，目前搪瓷涂层在高温合金上的应用，还需解决以下问题，即搪瓷涂层的抗高温氧化、耐腐蚀。因此亟需研制出一种抗高温氧化搪瓷涂层来弥补现有搪瓷涂层在高温合金应用上的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有搪瓷涂层应用在高温腐蚀环境中抗氧化、耐腐蚀以及热冲击性能欠佳的问题，提供了一种抗高温氧化耐热搪瓷涂层的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：