一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備方法，屬于耐高溫涂層制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維增強(qiáng)碳化硅陶瓷基復(fù)合材料作為高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)材料在航空航天和原子能領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。它是提高發(fā)動機(jī)燃燒室溫度，進(jìn)而提高能源轉(zhuǎn)化率的最理想熱結(jié)構(gòu)材料之一。碳纖維有良好的高溫力學(xué)性能和熱性能，在惰性環(huán)境中超過2000°C仍能保持強(qiáng)度、模量等力學(xué)性能不降低。復(fù)合材料則擁有良好的斷裂韌性、耐磨性、低熱膨脹系數(shù)、高熱導(dǎo)率、高氣化溫度和良好的抗熱震性能。但是在氧化性環(huán)境中，高于400 °C，碳纖維就會氧化，導(dǎo)致材料失效。這是影響復(fù)合材料在氧化性環(huán)境中長效應(yīng)用的致命弱點，為此必須解決材料的易氧化問題。
[0003]通過抗氧化涂層增強(qiáng)材料的抗氧化性能是常用和有效的手段。用作高溫結(jié)構(gòu)部件時，其使用環(huán)境的溫度在極短的時間內(nèi)變化可達(dá)上千攝氏度，通常同時還有高溫氣流沖蝕。普通陶瓷涂層結(jié)構(gòu)不夠致密，且表面具有小孔，容易在高溫作用下發(fā)生氧化作用，所以需要一種致密的結(jié)合度較高的表面涂層很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題:針對目前通過耐高溫涂層內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為疏散，結(jié)構(gòu)不夠致密容易在高溫作用下發(fā)生氧化的問題，提供了一種通過高嶺土混合多種無機(jī)材料二次碾壓形成超細(xì)粉末，并在12-羥基硬脂酸分散作用下進(jìn)行分散，并烘干制備陶瓷粉末，通過激光熔覆進(jìn)行制備一種抗氧化耐高溫涂層，抗氧化效果顯著。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)取高嶺土，并用高壓碾壓裝置碾碎成180?200目的高嶺土粉，將高嶺土粉用水調(diào)和成固體重量占80%的高嶺土漿，隨后按重量份數(shù)計，選取18?20份的石英石，20?22份的CaC03，l?5份的Mg⑶3，25?29份的二氧化鈦，25?28份的鋯石和2?5份的氧化鋁，對其碾壓并過篩制備得120?150目的混合無機(jī)粉末；
(2)將上述制備的混合無機(jī)粉末與高嶺土楽按質(zhì)量比1:3攪拌混合30?40min，隨后將其置于80?90°C烘箱中干燥10?12h后，將其取出并對其再次碾壓過篩，制備得200?300目的超細(xì)無機(jī)粉末；
(3)將上述制得的超細(xì)無機(jī)粉末與無水乙醇按質(zhì)量比1:5攪拌混合10?15min，隨后按總質(zhì)量的1?2%添加12-羥基硬脂酸，攪拌使超細(xì)無機(jī)粉末均勻分散，同時添加無水乙醇至漿料中，稀釋至固含量為總質(zhì)量的50?55%，繼續(xù)攪拌20?30min，制備得涂層漿料；
(4)將上述制得的涂層漿料靜置揮發(fā)至表面干結(jié)后，將其置于1000?1500°C下燒制20?24h，隨后停止加熱并冷卻退火至20?30°C，隨后在高壓碾磨裝置下再次碾磨過篩制備得250?300目的抗氧化陶瓷粉末； (5)將上述述制得的抗氧化陶瓷粉末均勻噴灑至所要制備涂層的表面，隨后設(shè)置激光功率為1.6?2.2KW，光斑直徑為5mm，掃描速度為3mm/s，接搭率為40%，瞄準(zhǔn)聚焦光束，垂直射向抗氧化陶瓷粉末，在同軸通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待涂覆完成后靜置冷卻，并通氬氣繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)至20?30°C，即可完成一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備。
[0006]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)通過激光熔覆層組織致密，微觀缺陷少，結(jié)合強(qiáng)度高，抗氧化效果提高20?30%;
(2)激光熔覆對環(huán)境無污染，無輻射，低噪聲，勞動條件得到較大程度改善。
【具體實施方式】
[0007]首先取高嶺土，并用高壓碾壓裝置碾碎成180?200目的高嶺土粉，將高嶺土粉用水調(diào)和成固體重量占80%的高嶺土漿，隨后按重量份數(shù)計，選取18?20份的石英石，20?22份的CaC03，1?5份的MgC03，25?29份的二氧化鈦，25?28份的鋯石和2?5份的氧化鋁，對其碾壓并過篩制備得120?150目的混合無機(jī)粉末;將上述制備的混合無機(jī)粉末與高嶺土漿按質(zhì)量比1:3攪拌混合30?40min，隨后將其置于80?90°C烘箱中干燥10?12h后，將其取出并對其再次碾壓過篩，制備得200?300目的超細(xì)無機(jī)粉末;將上述制得的超細(xì)無機(jī)粉末與無水乙醇按質(zhì)量比1:5攪拌混合10?15min，隨后按總質(zhì)量的1?2%添加12-羥基硬脂酸，攪拌使無機(jī)粉末均勻分散，同時添加無水乙醇至漿料稀釋至固含量為總質(zhì)量的50?55%，繼續(xù)攪拌20?30min，制備得涂層漿料;將上述制得的涂層漿料靜置揮發(fā)至表面干結(jié)后，將其置于1000?1500°C下燒制20?24h，隨后停止加熱并冷卻退火至20?30°C，隨后在高壓碾磨裝置下再次碾磨過篩制備得250?300目的抗氧化陶瓷粉末;將上述述制得的抗氧化陶瓷粉末均勻噴灑至所要制備涂層的表面，隨后設(shè)置激光功率為1.6?2.2KW，光斑直徑為5mm，掃描速度為3mm/s，接搭率為40%，瞄準(zhǔn)聚焦光束，垂直射向抗氧化陶瓷粉末，在同軸通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待涂覆完成后靜置冷卻并通氬氣繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)至20?30°C即可完成一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備。
[0008]實例1
首先取高嶺土，并用高壓碾壓裝置碾碎成180目的高嶺土粉，將高嶺土粉用水調(diào)和成固體重量占80%的高嶺土漿，隨后按重量份數(shù)計，選取18份的石英石，22份的Ca⑶3，5份的MgC03，25份的二氧化鈦，25份的鋯石和5份的氧化鋁，對其碾壓并過篩制備得120目的混合無機(jī)粉末;將上述制備的混合無機(jī)粉末與高嶺土楽按質(zhì)量比1:3攪拌混合30min，隨后將其置于80°C烘箱中干燥10h后，將其取出并對其再次碾壓過篩，制備得200目的超細(xì)無機(jī)粉末；將上述制得的超細(xì)無機(jī)粉末與無水乙醇按質(zhì)量比1:5攪拌混合lOmin，隨后按總質(zhì)量的1%添加12-羥基硬脂酸，攪拌使無機(jī)粉末均勻分散，同時添加無水乙醇至漿料稀釋至固含量為總質(zhì)量的50%，繼續(xù)攪拌20min，制備得涂層漿料;將上述制得的涂層漿料靜置揮發(fā)至表面干結(jié)后，將其置于1000°C下燒制20h，隨后停止加熱并冷卻退火至20°C，隨后在高壓碾磨裝置下再次碾磨過篩制備得250目的抗氧化陶瓷粉末;將上述述制得的抗氧化陶瓷粉末均勻噴灑至所要制備涂層的表面，隨后設(shè)置激光功率為1.6KW，光斑直徑為5mm，掃描速度為3mm/s，接搭率為40%，瞄準(zhǔn)聚焦光束，垂直射向抗氧化陶瓷粉末，在同軸通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待涂覆完成后靜置冷卻并通氬氣繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)至20°C即可完成一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備。
[0009]實例2
首先取高嶺土，并用高壓碾壓裝置碾碎成190目的高嶺土粉，將高嶺土粉用水調(diào)和成固體重量占80%的高嶺土漿，隨后按重量份數(shù)計，選取19份的石英石，21份的Ca⑶3，2份的Mg⑶3，28份的二氧化鈦，27份的鋯石和3份的氧化鋁，對其碾壓并過篩制備得145目的混合無機(jī)粉末;將上述制備的混合無機(jī)粉末與高嶺土楽按質(zhì)量比1:3攪拌混合35min，隨后將其置于85°C烘箱中干燥llh后，將其取出并對其再次碾壓過篩，制備得250目的超細(xì)無機(jī)粉末；將上述制得的超細(xì)無機(jī)粉末與無水乙醇按質(zhì)量比1:5攪拌混合12min，隨后按總質(zhì)量的1%添加12-羥基硬脂酸，攪拌使無機(jī)粉末均勻分散，同時添加無水乙醇至漿料稀釋至固含量為總質(zhì)量的52%，繼續(xù)攪拌25min，制備得涂層漿料;將上述制得的涂層漿料靜置揮發(fā)至表面干結(jié)后，將其置于1250°C下燒制22h，隨后停止加熱并冷卻退火至25°C，隨后在高壓碾磨裝置下再次碾磨過篩制備得275目的抗氧化陶瓷粉末;將上述述制得的抗氧化陶瓷粉末均勻噴灑至所要制備涂層的表面，隨后設(shè)置激光功率為1.9KW，光斑直徑為5mm，掃描速度為3mm/s，接搭率為40%，瞄準(zhǔn)聚焦光束，垂直射向抗氧化陶瓷粉末，在同軸通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待涂覆完成后靜置冷卻并通氬氣繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)至25°C即可完成一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備。
[0010]實例3
首先取高嶺土，并用高壓碾壓裝置碾碎成200目的高嶺土粉，將高嶺土粉用水調(diào)和成固體重量占80%的高嶺土漿，隨后按重量份數(shù)計，選取20份的石英石，20份的Ca⑶3，5份的MgC03，25份的二氧化鈦，28份的鋯石和2份的氧化鋁，對其碾壓并過篩制備得150目的混合無機(jī)粉末;將上述制備的混合無機(jī)粉末與高嶺土楽按質(zhì)量比1:3攪拌混合40min，隨后將其置于80?90°C烘箱中干燥12h后，將其取出并對其再次碾壓過篩，制備得300目的超細(xì)無機(jī)粉末;將上述制得的超細(xì)無機(jī)粉末與無水乙醇按質(zhì)量比1: 5攪拌混合15min，隨后按總質(zhì)量的2%添加12-羥基硬脂酸，攪拌使無機(jī)粉末均勻分散，同時添加無水乙醇至漿料稀釋至固含量為總質(zhì)量的55%，繼續(xù)攪拌30min，制備得涂層漿料;將上述制得的涂層漿料靜置揮發(fā)至表面干結(jié)后，將其置于1500°C下燒制24h，隨后停止加熱并冷卻退火至30°C，隨后在高壓碾磨裝置下再次碾磨過篩制備得300目的抗氧化陶瓷粉末;將上述述制得的抗氧化陶瓷粉末均勻噴灑至所要制備涂層的表面，隨后設(shè)置激光功率為2.2KW，光斑直徑為5mm，掃描速度為3mm/s，接搭率為40%，瞄準(zhǔn)聚焦光束，垂直射向抗氧化陶瓷粉末，在同軸通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待涂覆完成后靜置冷卻并通氬氣繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)至30°C即可完成一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備。
【主權(quán)項】
1.一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備方法，其特征在于具體制備步驟為: (1)取高嶺土，并用高壓碾壓裝置碾碎成180?200目的高嶺土粉，將高嶺土粉用水調(diào)和成固體重量占80%的高嶺土漿，隨后按重量份數(shù)計，選取18?20份的石英石，20?22份的CaC03，1?5份的MgC03，25?29份的二氧化鈦，25?28份的鋯石和2?5份的氧化鋁，對其碾壓并過篩制備得120?150目的混合無機(jī)粉末； (2)將上述制備的混合無機(jī)粉末與高嶺土楽按質(zhì)量比1:3攪拌混合30?40min，隨后將其置于80?90°C烘箱中干燥10?12h后，將其取出并對其再次碾壓過篩，制備得200?300目的超細(xì)無機(jī)粉末； (3)將上述制得的超細(xì)無機(jī)粉末與無水乙醇按質(zhì)量比1:5攪拌混合10?15min，隨后按總質(zhì)量的1?2%添加12-羥基硬脂酸，攪拌使超細(xì)無機(jī)粉末均勻分散，同時添加無水乙醇至漿料中，稀釋至固含量為總質(zhì)量的50?55%，繼續(xù)攪拌20?30min，制備得涂層漿料； (4)將上述制得的涂層漿料靜置揮發(fā)至表面干結(jié)后，將其置于1000?1500°C下燒制20?24h，隨后停止加熱并冷卻退火至20?30°C，隨后在高壓碾磨裝置下再次碾磨過篩制備得250?300目的抗氧化陶瓷粉末； (5)將上述述制得的抗氧化陶瓷粉末均勻噴灑至所要制備涂層的表面，隨后設(shè)置激光功率為1.6?2.2KW，光斑直徑為5mm，掃描速度為3mm/s，接搭率為40%，瞄準(zhǔn)聚焦光束，垂直射向抗氧化陶瓷粉末，在同軸通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，待涂覆完成后靜置冷卻，并通氬氣繼續(xù)進(jìn)行保護(hù)至20?30°C，即可完成一種激光熔覆耐高溫抗氧化涂層的制備。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)紅外抗熱震陶瓷的制備方法，屬于陶瓷材料制備領(lǐng)域。本發(fā)明針對目前通過添加無極材料金屬氧化物和硅酸鹽等制備高抗熱陶瓷，減小材料的膨脹系數(shù)，抗熱震陶瓷韌性不足，容易破碎無法滿足現(xiàn)有生活對陶瓷的使用要求，通過將聚乙烯醇縮丁醛和各類粉體混合球磨，隨后對其烘干，制備干壓坯體，再與無水乙醇和聚乙烯醇縮丁醛攪拌混合，負(fù)載球磨粉體，噴射包覆陶瓷胚體，制備一種遠(yuǎn)紅外抗熱震陶瓷，在保持其抗熱震性能的同時，增強(qiáng)陶瓷的韌性。
【IPC分類】C04B33/04, C04B33/13
【公開號】CN105439531
【申請?zhí)枴緾N201510791790
【發(fā)明人】雷春生, 高力群
【申請人】雷春生
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月17日