一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬陶瓷涂層材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)陶瓷涂層材料是受到廣泛關(guān)注的陶瓷材料，傳統(tǒng)的陶瓷材料具有較大的脆性，不利于陶瓷材料的進(jìn)一步加工，也導(dǎo)致陶瓷材料在諸多領(lǐng)域的性能略顯不足。金屬陶瓷涂層是一種既有金屬良好的強(qiáng)韌性，又有陶瓷的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合涂層。因此，金屬陶瓷涂層在航空、航天等許多領(lǐng)域中獲得重要的應(yīng)用，諸如承受高速、高溫燃?xì)鉀_刷等復(fù)雜、惡劣工況條件的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)部件，通過(guò)涂覆金屬陶瓷涂層可獲得有效防護(hù)?，F(xiàn)有技術(shù)中制備的金屬陶瓷涂層在實(shí)際應(yīng)用中存在功能單一成本高、韌性小、強(qiáng)度低、適涂性差等諸多缺陷，限制了金屬陶瓷涂層的使用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域，不利于企業(yè)節(jié)能綠色發(fā)展的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是提供一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰12-17、鎳粉36-43、高嶺土 20-30、硼粉12-14、氧化鈀13-16、二氧化錫15-19、硅烷偶聯(lián)劑KH-550 2-4、天然膠乳4-6、聚丙烯纖維5_7、環(huán)烷酸鋅2.1-3.2、乙酸松油酯8_10。
[0005]所述的一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
(1)將納米二氧化鈰于625-700°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入環(huán)烷酸鋅超聲波震蕩20-40分鐘，加入乙酸松油酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重；
(2)將二氧化錫加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的硅烷偶聯(lián)劑KH-550拌勻，加入天然膠乳，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性二氧化錫；
(3)將改性二氧化錫、氧化鈀經(jīng)1550-1680°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入聚丙烯纖維研磨至200-300目；
(4)將步驟(1)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、硼粉于1100-1200°C高溫煅燒3_6小時(shí)，冷卻至室溫，放入球磨機(jī)中加入其它剩余成分研磨1-2小時(shí)，加入適量水調(diào)制成料漿，涂覆在干燥后的樣品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C燒制5min即可。
[0006]本發(fā)明有以下有益效果:本發(fā)明選用金屬鎳為金屬基，采用氧化鈀、二氧化錫等難熔物作為陶瓷相制得的陶瓷涂層涂覆在基體金屬表面上，基體金屬中的合金元素會(huì)向界面處擴(kuò)散，與涂層中的N1等物質(zhì)發(fā)生:N1 + M — MO + Ni等界面反應(yīng)，還原沉淀的活性鎳原子與基體金屬M(fèi)形成Ni — M金屬鍵，從而提高了金屬陶瓷涂層與基體金屬的密著性，而稀土納米二氧化鈰由于活性高能加強(qiáng)其對(duì)吸附分子間的原子軌道交互作用，對(duì)這些反應(yīng)起到了促進(jìn)作用，能較快地建立密著，添加的硼粉與鎳粉結(jié)合可增強(qiáng)涂層的滲透性，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，所制備的涂層適涂性好與基體結(jié)合良好，具有耐刻蝕耐臟等性能，且成本較低。
【具體實(shí)施方式】
[0007]所述的一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰15、鎳粉41、高嶺土 27、硼粉13、氧化鈀15、二氧化錫16、硅烷偶聯(lián)劑KH-550 2、天然膠乳5、聚丙烯纖維6、環(huán)烷酸鋅2.8、乙酸松油酯9。
[0008]制作方法包括以下步驟:
(1)將納米二氧化鈰于625-700°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入環(huán)烷酸鋅超聲波震蕩20-40分鐘，加入乙酸松油酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重；
(2)將二氧化錫加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的硅烷偶聯(lián)劑KH-550拌勻，加入天然膠乳，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性二氧化錫；
(3)將改性二氧化錫、氧化鈀經(jīng)1550-1680°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入聚丙烯纖維研磨至200-300目；
(4)將步驟(1)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、硼粉于1100-1200°C高溫煅燒3_6小時(shí)，冷卻至室溫，放入球磨機(jī)中加入其它剩余成分研磨1-2小時(shí)，加入適量水調(diào)制成料漿，涂覆在干燥后的樣品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C燒制5min即可。
[0009]使用本發(fā)明生產(chǎn)的金屬鎳陶瓷涂層的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下:
(1)涂覆性能佳、附著性好、耐刻蝕耐臟；
(2)抗冷熱循環(huán)(室溫-900°C)能力良好；
(3)軟化起始溫度提高了18.1°C。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層，其特征在于，由下列重量份的原料制成:納米二氧化鈰12-17、鎳粉36-43、高嶺土 20-30、硼粉12-14、氧化鈀13-16、二氧化錫15-19、硅烷偶聯(lián)劑KH-550 2-4、天然膠乳4-6、聚丙烯纖維5-7、環(huán)烷酸鋅2.1-3.2、乙酸松油酯8_10。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層的制作方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將納米二氧化鈰于625-700°C高溫處理30-50分鐘，迅速經(jīng)液氮冷卻至室溫，加入環(huán)烷酸鋅超聲波震蕩20-40分鐘，加入乙酸松油酯攪拌混勻，常溫下攪拌5-8h，烘干至恒重； (2)將二氧化錫加入到球磨機(jī)中，噴入霧狀的硅烷偶聯(lián)劑KH-550拌勻，加入天然膠乳，在常溫下，進(jìn)行球磨、混合、打散，制得改性二氧化錫； (3)將改性二氧化錫、氧化鈀經(jīng)1550-1680°C高溫煅燒2_4小時(shí)，冷卻加入聚丙烯纖維研磨至200-300目； (4)將步驟(1)、(3)反應(yīng)物料攪拌混勻，加入鎳粉、硼粉于1100-1200°C高溫煅燒3_6小時(shí)，冷卻至室溫，放入球磨機(jī)中加入其它剩余成分研磨1-2小時(shí)，加入適量水調(diào)制成料漿，涂覆在干燥后的樣品表面上，自然干燥24h，然后120°C干燥12h，最后1050°C燒制5min即可。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種耐刻蝕耐臟的金屬鎳陶瓷涂層，選用金屬鎳為金屬基，采用氧化鈀、二氧化錫等難熔物作為陶瓷相制得的陶瓷涂層涂覆在基體金屬表面上，基體金屬中的合金元素會(huì)向界面處擴(kuò)散，與涂層中的NiO等物質(zhì)發(fā)生：NiO＋M→MO＋Ni等界面反應(yīng)，還原沉淀的活性鎳原子與基體金屬M(fèi)形成Ni－M金屬鍵，從而提高了金屬陶瓷涂層與基體金屬的密著性，而稀土納米二氧化鈰由于活性高能加強(qiáng)其對(duì)吸附分子間的原子軌道交互作用，對(duì)這些反應(yīng)起到了促進(jìn)作用，能較快地建立密著，添加的硼粉與鎳粉結(jié)合可增強(qiáng)涂層的滲透性，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，所制備的涂層適涂性好與基體結(jié)合良好，具有耐刻蝕耐臟等性能，且成本較低。
【IPC分類】C22C32/00, C23C24/08, C22C30/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105039968
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510453159
【發(fā)明人】邢寶山, 陳坤, 盧佩慶
【申請(qǐng)人】蚌埠凱盛工程技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月29日