[发明专利]玻璃质热喷涂成膜材料及其制造方法

说明书

本发明涉及的是用于表面处理的热喷涂材料，特别是含有金属和非金属氧化物的材料及其制造方法。

各种金属材料制造的机械设备及其零部件、各种器具、用品，甚至建筑物等都可以用热喷涂法喷涂一层保护层，就能在使用中适应各种条件，扩大使用范围，延长使用寿命。例如航空、航天所用飞机、火箭、飞船及人造卫星等的表面、喷嘴、发动机尾管等部件都是在坯件上热喷涂氧化铝、锆、钙等材料使其在数千摄氏度高温及巨大温差下正常工作；又如各种泵、轴承、模具及机具等都可以在热喷涂合适材料后能更好满足运作的需要和延长使用寿命。常用的热喷涂材料多为铬、钴、镍、钛、铝等金属或合金、氧化物及碳化物，由于金属属性，其在某些用途中的耐候性、耐温、耐光、耐腐蚀性、绝缘性及亲水等方面的不足使其应用受到一定限制。

本发明针对现有技术中热喷涂材料所存在的不足之处，制造出能满足不同环境和条件下需要的性能更为优异的热喷涂材料。

本发明的热喷涂材料是以SiO₂为主的金属和非金属元素氧化物构成的玻璃质材料，其各组成所占配比(W％)为：

  主要成分SiO₂         40～65

  辅助成分B₂O₃        5～30

  Li₂O                 5～20

  SrO                   5～20

  添加助剂选自CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、

  K₂O、ZnO、ZrO、SnO₂、TiO₂、

  BaO、V₂O₅、MoO、WO₃、P₂O₅、

  CeO₂一种或多种        1～25其中SiO₂是形成玻璃质的主要成分，用量高能提高耐磨耗性、耐候性和玻璃质保护膜层的性能，但超过65％则溶融时流动性明显降低，增加喷涂难低，增加喷涂难度；低于40％玻璃质保护膜耐候性能明显下降，以40～65％为宜。B₂O₃过多会降低耐磨耗性，耐候性及耐酸性，但能加快溶速。Li₂O加入能提高覆膜硬度、耐腐蚀性(耐酸)和绝缘性、且其膨胀系数较大，可用其加量适当调节热喷涂材料与被覆物间的热膨胀关系，还能降低软化温度和增加表面光泽。SrO可起到助溶作用；降低溶时粘度，SrO热膨胀系数较小，在水泥制品上热喷涂时可适量多加，另外SrO还可提高膜层与被覆物间的结合力。在B₂O₃、Li₂O、SrO的协同作用下，可使热喷涂材料降低溶点和喷涂时粘度。在添加助剂中，CaO可提高化学耐久性，提高硬度、耐磨耗及风化腐蚀性能，还可降低热膨胀系数、防止龟裂和降低粘度；Al₂O₃可防止分相作用，提高膜层性能，但过多使耐火度升高而增加喷涂时困难；KO₂、Na₂O适当加入可降低熔点，以0.01～1.0％为宜，过多会使耐水性、耐腐蚀性下降；SnO₂可起助熔使用、降低熔时粘度；ZnO适当加量能起助熔作用及增加表面光泽、调节色相和乳浊度，但过多亦能使粘度大为增加，如果ZnO与SrO共存时则增加熔融时流动性，ZnO还能防止或降低喷涂后膜层的收缩度；MgO、ZnO有防止分相相作用，提高膜层性能，但过多则使粘度增加，影响喷涂时的流动性；TiO₂、ZrO₂和BaO的少量加入会降低耐火度，提高耐酸性；V₂O₅、P₂O₅、MoO、CeO少量加入会降低耐火度，可降低热喷涂温度；WO₃少量加入会降低耐火度，提高膜层硬度，但添加过多则会在熔融时发生沸腾。为满足各种要求——如颜色、硬度、致密度、平滑度、使用环境及复合不同材质等——还可加入微量Bi、Tl、Y、Cd、Pb、Fe、Mn、Ni、Cu、Co、Cr、Nb、Nd、Pr元素的氧化物。