[发明专利]一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法，属于涂层技术领域。本发明所述制备方法，采用浸渍提拉法，将基体于浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍后的基体；对所得浸渍后的基体依次进行交联处理和热解处理，在基体上制得耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层。采用该制备方法制得的耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层，解决了现有SiC陶瓷涂层制备复杂成本高的问题，以及现有浸渍法工艺制备SiC陶瓷涂层收缩性大的问题，保证了所述耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层与基体的良好结合性、致密性与连续性以及有效的抗腐蚀性。

技术领域

本发明属于涂层技术领域，涉及一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

钢铁作为我国经济的支柱产业之一，虽然它的年产量居于世界前列，但每年的浪费量也很惊人。例如长期暴露在高反应性或腐蚀性环境中的金属组件，极易因氧化而腐蚀损坏掉，然而维护和更换这些材料的成本较高，由此造成了资源的严重浪费。涂层可对钢铁的氧化腐蚀起到有效的防护作用，因此具有耐腐蚀性的涂层可作为解决这一问题的有效方法。碳化物具有稳定性高、硬度高、抗耐磨性优异等特点，其中碳化硅具有高温稳定性、高硬度、耐氧化、抗腐蚀、化学惰性高等优异的特点，因此可将碳化硅涂层应用于钢铁材料的防护上，延长钢铁材料的使用时间。

碳化物涂层常用的制备方法有：化学气相沉积法、等离子喷涂法、真空电弧沉积等，不过这些方法操作工艺复杂且生产成本高，不利于工业上大批量生产。浸渍提拉法由于便捷的操作技术，生产成本低，对工件的大小、形状范围要求度宽，适用于工业批量生产，在目前的科研工作中，通常采用浸渍提拉法结合前驱体裂解法制备SiC涂层。但是由于前驱体裂解法在裂解时会产生较大的体积收缩，从而影响涂层致密性、连续性和与基体的结合性；同时，为了满足实际使用对性能要求的需要，需要制备出能起到良好防护作用的涂层，也就是说SiC涂层需要具备稳定性高、致密、连续的特点。因此如何有效减小SiC涂层在裂解过程中产生大的体积收缩，成为目前研制良好SiC涂层的制备过程中有待解决的关键问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法，解决了SiC涂层制备方法复杂成本高，以及现有浸渍法工艺制备SiC涂层收缩性大的问题，进而避免现有浸渍法工艺制备的涂层与基体间结合不良的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开了一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，采用浸渍提拉法，将基体于浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍后的基体；对所得浸渍后的基体依次进行交联处理和热解处理，在基体上制得耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层；其中，浸渍液包括SiC前驱体、SiC前驱体溶剂、惰性填料、玻璃填料、纤维填料和分散剂。

优选地，SiC前驱体为聚碳硅烷；SiC前驱体溶剂为二甲苯、甲苯、四氢呋喃或氯仿。

优选地，惰性填料为SiC粉体或SiO₂粉体；玻璃填料为商用ST880粉体；纤维填料为碳化物纤维或氧化物纤维。

进一步优选地，纤维填料为SiC纤维、Al₂O₃纤维或ZrO₂纤维。

优选地，浸渍液按如下公式配比：

a)SiC前驱体与SiC前驱体溶剂的配比如下：

其中：M_p—SiC前驱体的质量/g，V_s—SiC前驱体溶剂的体积/mL；

b)SiC前驱体与惰性填料、玻璃填料、纤维填料的配比如下：