[发明专利]一种纳米填料改性陶瓷涂层的制备方法

说明书

本发明提供了一种纳米填料改性陶瓷涂层的制备方法，包括表面清理、制备过渡层、制备陶瓷涂层等步骤。本发明提供的纳米填料改性陶瓷涂层的制备方法具有工艺简单，成本低等特点，制得的纳米填料改性陶瓷涂层具有良好的结合强度、抗热震性能和耐磨性能，同时还显著提高了涂层的使用寿命。与现有技术中的陶瓷涂层相比，本发明制备出的纳米填料改性陶瓷涂层的性能提高了40％以上。

技术领域

本发明涉及陶瓷涂层技术领域，尤其涉及一种纳米填料改性陶瓷涂层的制备方法。

背景技术

纳米材料研究是目前材料科学研究领域热点之一。纳米材料是指晶粒尺寸至少在一维方向上小于100nm，且必须具有截然不同于普通块状材料的电学、光学、热学、化学或力学等性能的一类材料体系。纳米材料从根本上改变了材料的结构，可望得到诸如高强金属和合金，塑性陶瓷、金属间化合物以及性能特异的原子规模复合材料等新一代材料，为克服材料科学研究领域中长期末能解决的问题开拓了新的途径。

纳米陶瓷的研究始于80年代中期。纳米陶瓷是指在陶瓷材料的显微结构中，晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米尺寸水平。由于纳米陶瓷晶粒的细化，晶界数量大幅度增加，可使材料的强度、韧性和超塑性大为提高，并对材料的力学、电学、热学、磁学、光学等性能产生重要的影响。

然而，由于烧结和团聚等难题的困扰，制备纳米结构陶瓷涂层材料还存在一定的技术困难。如何发挥纳米陶瓷涂层材料的优异性能，为人类所用，是当前纳米材料研究亟待解决的问题。目前本领域主要采用料浆法制备纳米陶瓷涂层，该方法工艺简单，无需特殊设备，具备成本低、操作方便、易于涂敷在形状复杂零件上等优点，并且该方法克服了金属基材与陶瓷间存在不润湿、不粘附等难点。采用热喷涂和料浆法两者结合能显著降低成本，提高涂层广泛应用。然而当前料浆法制备的涂层普遍存在结合强度不高、抗热震性以及耐磨性低等缺点，制约了纳米陶瓷涂层材料的应用。因此亟需开发一种米填料改性陶瓷涂层的制备方法，以克服现有技术中存在的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种纳米填料改性陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)清理表面：除去金属基体表面的灰尘、油脂和氧化物，并对其表面进行清洗和干燥；

2)制备过渡层：将金属基体表面粗化，通过热喷涂法将过渡层粉末喷涂至金属基体表面，形成粘结层；

3)将氧化物粉料充分混匀后加入无机粘结剂中，搅拌均匀后加入适量添加剂，搅拌均匀得到料浆后，按比例添加纳米填料后，继续搅拌均匀得到最终料浆；

4)将浆料喷涂或涂覆在步骤2)所形成的粘结层上，形成厚度为150-500μm的表面涂层，将涂层在常温下阴干后形成涂层生坯；

5)将生坯放入加热炉内，通入保护性气体，在400-800℃的条件下，保温烧结2-4h，即可在金属基体上形成具有微结构的陶瓷防护涂层。

进一步的，步骤2)中所述金属基体表面粗化的方法为喷丸或喷砂。

进一步的，步骤2)中所述渡层粉末为NiAl、NiCrAlY、NiCoCrAlY中的一种或几种。

进一步的，所述步骤2)中粘结层的厚度为70-100μm。

进一步的，步骤3)中所述氧化物粉料由以下重量份的原料组成：

氧化硅20-60份；

氧化铝15-40份；

氧化锆10-30份；

氧化钛5-20份。

进一步的，所述步骤3)中的纳米填料为纳米氧化铝粉末或纳米氧化锆粉末。

进一步的，步骤3)中所述无机粘结剂为钠水玻璃和钾水玻璃一种或两种。