用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層及其噴涂方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱噴涂的陶瓷及其噴涂方法，具體的說是一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層及其噴涂方法，屬于熱噴涂技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，陶瓷在很多領(lǐng)域中占有重要的地位，并且受到很多消費者的認(rèn)可，陶瓷的使用環(huán)境十分復(fù)雜，尤其是具有高溫的環(huán)境下，大大降低了使用壽命，增加成本，所以傳統(tǒng)的陶瓷材料已經(jīng)無法滿足日益苛刻的工作要求，開發(fā)具有耐高溫、耐腐蝕、抗沖擊、抗疲以及耐磨損的新型復(fù)合材料已經(jīng)成為材料科學(xué)研宄的重要課題。其中在金屬表面通過熱噴涂的形式來涂覆陶瓷層的方法來制備既具有金屬的韌性和強度、又具有陶瓷的耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)點的復(fù)合材料已成為一個重要的研宄方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提出一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層及其噴涂方法，制備的陶瓷涂層表面厚度多2mm，致密度多96%，克服傳統(tǒng)熱噴涂技術(shù)中陶瓷涂層耐沖擊性能差的缺點。
[0004]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案:提供一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層，其原料的組成按重量份包括:玄武巖:25-32份，高嶺土:13-20份，粘土:8_10份，二氧化硅:3-8份，氧化鈦:2-5份，氧化鈉:1-4份，木質(zhì)素磺酸鈣:4-8份，氧化鋯:2_4份，助劑:6-8份，玻璃纖維:4-8份，硫酸鎳:2-7，稀土:1-2份，鋯酸鈉:1_2份，去離子水:5_10份；
所述稀土的組分按質(zhì)量百分比為:鉺:8.8-9.4%，鈥:3.7-4.6%，釹:9.2-10.8%，钷:4.5-5.5%，釓:13.2-15.5%，銪:10.2-10.8%，余量為鑭和不可避免的雜質(zhì)；
所述助劑的組分按重量份數(shù)計為:三氧化二鋁:20-29份，碳酸鈣:10-18份，環(huán)烷酸鉛:5-8份，硅溶膠:2-6份，羥基烷基酚聚氧乙烯醚:8-13份。
[0005]本發(fā)明的進(jìn)一步限定技術(shù)方案，前述的用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層，其原料的組成按重量份包括:玄武巖:25份，高嶺土:13份，粘土:8份，二氧化硅:3份，氧化鈦'2份，氧化鈉:I份，木質(zhì)素磺酸鈣:4份，氧化鋯'2份，助劑:6份，玻璃纖維:4份，硫酸鎳'2份，稀土:1份，鋯酸鈉:1份，去離子水:5份；
所述稀土的組分按質(zhì)量百分比為:鉺:8.8%，鈥:3.7%，釹:9.2%，钷:4.5%，釓:13.2%，銪:10.2%，余量為鑭和不可避免的雜質(zhì)；
所述助劑的組分按重量份數(shù)計為:三氧化二鋁:20份，碳酸鈣:10份，環(huán)烷酸鉛:5份，硅溶膠:2份，羥基烷基酚聚氧乙烯醚:8份。
[0006]前述的用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層，其原料的組成按重量份包括:玄武巖:28份，高嶺土: 18份，粘土:9份，二氧化硅:6份，氧化鈦:4份，氧化鈉:3份，木質(zhì)素磺酸鈣:6份，氧化鋯:3份，助劑:7份，玻璃纖維:6份，硫酸鎳:5份，稀土:1份，鋯酸鈉:2份，去離子水:7份；
所述稀土的組分按質(zhì)量百分比為:鉺:9.1%，鈥:4.2%，釹:9.8%，钷:5.1%，釓:14.5%，銪:10.5%，余量為鑭和不可避免的雜質(zhì)；
所述助劑的組分按重量份數(shù)計為:三氧化二鋁:25份，碳酸鈣:14份，環(huán)烷酸鉛:7份，硅溶膠:4份，羥基烷基酚聚氧乙烯醚:10份。
[0007]前述的用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層，其原料的組成按重量份包括:玄武巖:32份，高嶺土:20份，粘土: 10份，二氧化硅:8份，氧化鈦:5份，氧化鈉:4份，木質(zhì)素磺酸鈣:8份，氧化鋯:4份，助劑:8份，玻璃纖維:8份，硫酸鎳:7份，稀土:2份，鋯酸鈉:2份，去離子水:10份；
所述稀土的組分按質(zhì)量百分比為:鉺:9.4%，鈥:4.6%，釹:10.8%，钷:5.5%，釓:15.5%，銪:10.8%，余量為鑭和不可避免的雜質(zhì)；
所述助劑的組分按重量份數(shù)計為:三氧化二鋁:29份，碳酸鈣:18份，環(huán)烷酸鉛:8份，硅溶膠:6份，羥基烷基酚聚氧乙烯醚:13份。
[0008]一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層的噴涂方法，包括以下步驟:
步驟(I):稱取各原料，采用噴霧干燥法、燒結(jié)破碎法或機械球磨法的任意一種方法進(jìn)行破碎，制成噴涂用陶瓷粉末；
步驟(2):對待噴涂的金屬基材進(jìn)行表面凈化，通過化學(xué)或物理的方法除去金屬基材表面的油污和銹層；
步驟(3):對待噴涂的金屬基材進(jìn)行噴砂粗糙處理，然后利用干燥高壓空氣對噴砂后的基材表面進(jìn)行吹掃潔凈處理；
步驟(4):將金屬基材放入預(yù)熱爐進(jìn)行預(yù)熱操作，預(yù)熱溫度為90-110°C，預(yù)熱時間20-45min ;在預(yù)熱后的金屬基材表面迅速噴涂一層厚度為0.05-0.25mm的粘結(jié)底層，使其形成與金屬基材表面形成粗糙涂層；
步驟(5):將步驟(I)得到的干燥陶瓷粉末送入熱噴涂系統(tǒng)的送粉器內(nèi)，其中送粉器送粉氣體為氬氣，氣體流量為30-65L/min ；
步驟(6):設(shè)置等離子噴涂工藝參數(shù)，調(diào)節(jié)噴涂噴嘴的角度，使噴涂射流軸角度與基材表面的夾角保持60° -90°，然后設(shè)置機械手控制噴嘴與金屬基材的噴涂距離為6-15cm，噴嘴的移動速度為0.01-0.03m/s，啟動熱噴涂系統(tǒng)和機械手，在金屬基材表面噴涂覆蓋一次后得到陶瓷涂層；
步驟(7):在陶瓷層表面填充封孔劑即可。
[0009]前述的用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層的噴涂方法，步驟(5)中的所述等離子噴涂工藝參數(shù)為:氬氣的氣流量為90-110L/min，氮氣的氣流量為5_30L/min，工作電流為300-400A，工作電壓為150-180V。
[0010]進(jìn)一步的，前述的用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層的噴涂方法，所述粘結(jié)底層為Mo、NiAl、NiCr或者鋁青銅其中的一種。
[0011]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明于陶瓷粉末成分和比例合適，陶瓷涂層的平均晶粒尺寸為52.8nm，熔融的外殼呈方向性很強的柱狀晶結(jié)構(gòu)，耐沖擊性能好，硬度高；具有較寬的耐溫性、耐燒蝕性好、并且具有良好的力學(xué)性能，強度大；采用的等離子噴涂設(shè)備電流穩(wěn)定，所形成的氧化鋁涂層平整致密，與金屬基材結(jié)合強度好，硬度為HRC65-80，表現(xiàn)出良好的功能特性，顯著提高了部件的使用精度和壽命。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
本實施例提供一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層，其原料的組成按重量份包括:玄武巖:25份，高嶺土:13份，粘土:8份，二氧化娃:3份，氧化鈦:2份，氧化鈉:1份，木質(zhì)素磺酸鈣:4份，氧化鋯:2份，助劑:6份，玻璃纖維:4份，硫酸鎳:2份，稀土:1份，鋯酸鈉:1份，去尚子水:5份；
所述稀土的組分按質(zhì)量百分比為:鉺:8.8%，鈥:3.7%，釹:9.2%，钷:4.5%，釓:13.2%，銪:10.2%，余量為鑭和不可避免的雜質(zhì)；
所述助劑的組分按重量份數(shù)計為:三氧化二鋁:20份，碳酸鈣:10份，環(huán)烷酸鉛:5份，硅溶膠:2份，羥基烷基酚聚氧乙烯醚:8份。
[0013]本實施例提供的一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層的噴涂方法，包括以下步驟:
步驟(I):稱取各原料，采用噴霧干燥法、燒結(jié)破碎法或機械球磨法的任意一種方法進(jìn)行破碎，制成噴涂用陶瓷粉末；
步驟(2):對待噴涂的金屬基材進(jìn)行表面凈化，通過化學(xué)或物理的方法除去金屬基材表面的油污和銹層；
步驟(3):對待噴涂的金屬基材進(jìn)行噴砂粗糙處理，然后利用干燥高壓空氣對噴砂后的基材表面進(jìn)行吹掃潔凈處理；
步驟(4):將金屬基材放入預(yù)熱爐進(jìn)行預(yù)熱操作，預(yù)熱溫度為90°C，預(yù)熱時間45min ;在預(yù)熱后的金屬基材表面迅速噴涂一層厚度為0.055mm的含NiCr粘結(jié)底層，使其形成與金屬基材表面形成粗糙涂層；
步驟(5):將步驟(I)得到的干燥陶瓷粉末送入熱噴涂系統(tǒng)的送粉器內(nèi)，其中送粉器送粉氣體為氬氣，氣體流量為30L/min ；
步驟(6):設(shè)置等離子噴涂工藝參數(shù)，噴涂工藝參數(shù)為:氬氣的氣流量為90L/min，氮氣的氣流量為5L/min，工作電流為300A，工作電壓為180V ;調(diào)節(jié)噴涂噴嘴的角度，使噴涂射流軸角度與基材表面的夾角保持60°，然后設(shè)置機械手控制噴嘴與金屬基材的噴涂距離為6cm，噴嘴的移動速度為0.0lm/s，啟動熱噴涂系統(tǒng)和機械手，在金屬基材表面噴涂覆蓋一次后得到陶瓷涂層；
步驟(7):在陶瓷層表面填充封孔劑即可。
[0014]實施例2
本實施例提供一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層，其原料的組成按重量份包括:玄武巖:28份，高嶺土:18份，粘土:9份，二氧化娃:6份，氧化鈦:4份，氧化鈉:3份，木質(zhì)素磺酸鈣:6份，氧化鋯:3份，助劑:7份，玻璃纖維:6份，硫酸鎳:5份，稀土:1份，鋯酸鈉:2份，去尚子水:7份；
所述稀土的組分按質(zhì)量百分比為:鉺:9.1%，鈥:4.2%，釹:9.8%，钷:5.1%，釓:14.5%，銪:10.5%，余量為鑭和不可避免的雜質(zhì)；
所述助劑的組分按重量份數(shù)計為:三氧化二鋁:25份，碳酸鈣:14份，環(huán)烷酸鉛:7份，硅溶膠:4份，羥基烷基酚聚氧乙烯醚:10份。
[0015]本實施例提供的一種用于金屬基熱噴涂的耐沖擊陶瓷涂層的噴涂方法，包括以下步驟:
步驟(I):稱取各原料，采用噴霧干燥法、燒結(jié)破碎法或機械球磨法的任意一種方法進(jìn)行破碎，制成噴涂用陶瓷粉末；