專利名稱：：復合陶瓷涂層制備方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及一種復合陶瓷涂層制備方法，屬于特種、功能陶瓷
技術(shù)領域：
。
背景技術(shù)：
：隨著航天技術(shù)的發(fā)展，導彈的飛行馬赫數(shù)越來越高，而導彈在飛行的過程中要承受雨蝕和氣流的沖刷，具有全天候工作能力的導彈在雨中飛行時，由于導彈的高速，雨滴撞擊天線罩造成表面侵蝕，輕的使天線罩表面變得粗糙，嚴重的導致材料嚴重剝落或損壞。而傳統(tǒng)的天線罩涂層基本為有機材料，在高速飛行時有機材料燒蝕掉難以起到抗雨蝕的作用，因此，必須研制可耐高溫的無機涂層材料替代有機材料。另外，隨著導彈制導精度的提高及反輻射導彈的發(fā)展，導彈制導系統(tǒng)采用了種種新技術(shù)，如頻率捷變技術(shù)，多模工作方式等，這些技術(shù)要求天線罩具有寬帶特性，單壁天線罩已經(jīng)無法滿足這些要求，研制高性能寬頻高透波率無機天線罩已經(jīng)成為天線罩發(fā)展的必然趨勢，而在寬頻無機天線罩的研制過程中，與芯層匹配的高性能無機涂層的研制也成為瓶頸問題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種復合陶瓷涂層制備方法，涂層防水性好，能抗雨蝕，與基體匹配良好，可以達到展寬頻帶的效果。本發(fā)明所述的復合陶瓷涂層制備方法，依次按照以下步驟進行(1)碳酸鋰、硝酸鋁、稀土氧化物和水按照(7-io):(75-100):(o-io):(80-120)的重量比例備料，將碳酸鋰、硝酸鋁和稀土氧化物在水中溶解成為澄清透明溶液；(2)正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水按照(80-100):(20-40):(20-40)的重量比例配制成水解溶液；(3)將上述的澄清透明溶液和水解溶液充分混合，并加入酸催化劑，調(diào)節(jié)其pH值為1-3，在磁力攪拌器上攪拌2-3小時，然后放置在60-90'C恒溫環(huán)境下凝膠；(4)將凝膠后的膠體置于150-20(TC干燥箱中干燥，然后煅燒制得復合陶瓷粉體，煅燒溫度1100-1200°C，保溫時間1.5-3小時；(5)將復合陶瓷粉體加入蒸餾水中配成料漿，涂敷在基體表面，經(jīng)1300-1500'C下燒結(jié)獲得復合陶瓷涂層。其中稀土氧化物為氧化鑭、氧化釔或氧化釤中的一種，粒度為0.2-lnm，分析純，重量含量大于99.9%。碳酸鋰、硝酸鋁和正硅酸乙酯均為分析純，碳酸鋰的重量含量》99.0%，硝酸鋁為帶9個結(jié)晶水的分析純，重量含量>99.0%，正硅酸乙酯的重量含量》98.0%，碳酸鋰還可以使用其他鋰化合物代替，硝酸鋁可以由其他鋁鹽代替。本發(fā)明是利用碳酸鋰、硝酸鋁和二氧化硅之間的反應，二氧化硅是以正硅酸乙酯的形式引入的，反應中以無水乙醇作為共熔劑，加入酸液作為催化劑，通過硅醇鹽的水解、縮聚形成二氧化硅溶膠，由于溶膠為納米網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，使三種反應物均勻分散在凝膠中，通過高溫煅燒發(fā)生三種反應物間的固相反應，合成復相陶瓷材料粉體，加入稀土氧化物的目的是調(diào)整材料的介電常數(shù)，另外由于加入具有較高熔點的稀土氧化物，高溫時形成的晶界液相少且粘度較高，使得涂層材料在燒結(jié)時具有較好的力學性能。經(jīng)試驗檢測，本發(fā)明獲得的涂層材料性能指標如下室溫抗彎強度o=4060MPa，10GHZ頻段下介電常數(shù)e:4-6，介電損耗(1-5)X10—3，線膨脹系數(shù)(0.8-1.1)X10—V'C，涂覆燒結(jié)后的材料吸水率為0.2-0.9%，在8—12GHZ下測試其透波率大于80%，可以達到展寬頻帶的效果。本發(fā)明制備方法科學合理，簡單易行，便于實施，獲得的涂層材料不僅防水性好，能抗雨蝕，而且具有良好的力學性能，強度高，做為透波涂層與基體相匹配，可以達到展寬頻帶的效果。用在多孔透波材料的表面，起到防水，耐高溫氣流沖刷，拓寬復合后材料頻帶寬度的作用。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例1所用原料情況碳酸鋰、硝酸鋁和正硅酸乙酯均為分析純，碳酸鋰的重量含量99.0%，硝酸鋁為帶9個結(jié)晶水的分析純，重量含量99.0%，正硅酸乙酯的重量含量98.0%。先將74克碳酸鋰、1000毫升蒸餾水、20毫升硝酸共同溶解，向溶液中加入750克硝酸鋁，再加入450亳升水使硝酸鋁完全溶解，配制成澄清透明溶液備用；稱取840克正硅酸乙酯，再向其中加入200毫升水，200毫升無水乙醇，5毫升硝酸，充分攪拌得水解溶液備用，測得pH值為2;將澄清透明溶液和水解溶液充分混合，在恒溫的磁力攪拌器8(TC溫度下使溶液充分反應并凝膠，將凝膠后的膠體置于15(TC恒溫干燥箱中徹底干燥后，在馬弗爐中1100'C煅燒保、溫2小時合成。將合成后的復合陶瓷粉體球磨粉碎，將200克粉體加入100毫升蒸餾水經(jīng)球磨后配成陶瓷料漿涂覆或噴涂在基體表面，在135(TC下保溫1小時熔制成復合陶瓷涂層，涂覆涂層后的材料樣品經(jīng)測試，技術(shù)指標如表l。表l、性能檢測表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例2所用原料情況-碳酸鋰、硝酸鋁和正硅酸乙酯均為分析純，碳酸鋰的重量含量99.1%,硝酸鋁為帶9個結(jié)晶水的分析純，重量含量99.2%,正硅酸乙酯的重量含量98.8%。稀土氧化物為氧化鑭，粒度為0.2-1um，重量含量99.92%。先將74克碳酸鋰、1000毫升蒸餾水、20毫升硝酸共同溶解，向溶液中加入800克硝酸鋁，5克氧化鑭，再加入450毫升水使硝酸鋁完全溶解，配制成澄清透明溶液備用；稱取840克正硅酸乙酯，再向其中加入200毫升水，200毫升無水乙醇，5毫升硝酸，充分攪拌后得水解溶液備用；將澄清透明溶液和水解溶液充分混合，在恒溫的磁力攪拌器7(TC溫度下使溶液充分反應并凝膠，將凝膠后的膠體置于15(TC恒溫干燥箱中徹底干燥后，在馬弗爐中115(TC煅燒保溫2小時合成。將合成后的復合陶瓷粉體球磨粉碎，將20克粉體加入100毫升蒸餾水配成料漿涂覆或噴涂在基體表面，在138(TC下保溫1小時熔制成復合陶瓷涂層，涂覆涂層后的材料樣品經(jīng)測試，技術(shù)指標如表2。表2、性能檢測表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例3所用原料情況-碳酸鋰、硝酸鋁和正硅酸乙酯均為分析純，碳酸鋰的重量含量99.0%，硝酸鋁為帶9個結(jié)晶水的分析純，重量含量99.1%，正硅酸乙酯的重量含量98.0%。稀土氧化物為氧化釔，粒度為0.2-lum,重量含量99.91%。本發(fā)明所述的復合陶瓷涂層制備方法，依次按照以下步驟進行(1)碳酸鋰、硝酸鋁和稀土氧化物按照8.5:85:5的重量份在IIO份水中溶解成為澄清透明溶液；(2)正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水按照85:25:30的重量比例配制成水解溶液；(3)將上述的澄清透明溶液和水解溶液充分混合，并加入硝酸催化劑，調(diào)節(jié)其pH值為3，在磁力攪拌器上攪拌3小時，然后放置在70'C恒溫環(huán)境下凝膠；(4)將凝膠后的膠體置于170'C干燥箱中干燥，然后煅燒制得復合陶瓷粉體，煅燒溫度1150'C，保溫時間2.5小時；(5)將復合陶瓷粉體加入蒸餾水中配成料漿，涂敷在基體表面，經(jīng)1350'C下燒結(jié)獲得復合陶瓷涂層。經(jīng)試驗檢測，本發(fā)明獲得的涂層性能指標如下室溫抗彎強度o=50MPa，10GHZ頻段下介電常數(shù)e-5，介電損耗3X10—3，線膨脹系數(shù)0.9X10—6/°C，涂覆燒結(jié)后的材料吸水率為0.4%，在8—12GHZ下測試其透波率為85%。實施例4所用原料情況碳酸鋰、硝酸鋁和正硅酸乙酯均為分析純，碳酸鋰的重量含量99.1%，硝酸鋁為帶9個結(jié)晶水的分析純，重量含量99.0%，正硅酸乙酯的重量含量98.0%。稀土氧化物為氧化釤，粒度為0.2-liim，重量含量99.92%。本發(fā)明所述的復合陶瓷涂層制備方法，依次按照以下步驟進行(1)碳酸鋰、硝酸鋁和稀土氧化物按照9:90:8的重量份在120份水中溶解成為澄清透明溶液；(2)正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水按照90:35:30的重量比例配制成水解溶液；(3)將上述的澄清透明溶液和水解溶液充分混合，并加入硝酸催化劑，調(diào)節(jié)其pH值為2.5，在磁力攪拌器上攪拌2.5小時，然后放置在83。C恒溫環(huán)境下凝膠；6(4)將凝膠后的膠體置于180'C干燥箱中干燥，然后煅燒制得復合陶瓷粉體，煅燒溫度118(TC，保溫時間2小時；(5)將復合陶瓷粉體加入蒸餾水中配成料漿，涂敷在基體表面，經(jīng)1450'C下燒結(jié)獲得復合陶瓷涂層。經(jīng)試驗檢測，本發(fā)明獲得的涂層性能指標如下室溫抗彎強度o=55MPa，10GHZ頻段下介電常數(shù)e-4，介電損耗3X1(T，線膨脹系數(shù)0.8X10—6/°C，涂覆燒結(jié)后的材料吸水率為0.5%，在8—12GHZ下測試其透波率82%。實施例5所用原料情況-碳酸鋰、硝酸鋁和正硅酸乙酯均為分析純，碳酸鋰的重量含量99.0%，硝酸鋁為帶9個結(jié)晶水的分析純，重量含量99.0%，正硅酸乙酯的重量含量98.0%。稀土氧化物為氧化釔，粒度為0.2-lum，重量含量99.91%。本發(fā)明所述的復合陶瓷涂層制備方法，依次按照以下步驟進行(1)碳酸鋰、硝酸鋁和稀土氧化物按照7:88:6的重量份在IOO份水中溶解成為澄清透明溶液；(2)正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水按照82:27:36的重量比例配制成水解溶液；(3)將上述的澄清透明溶液和水解溶液充分混合，并加入硝酸催化劑，調(diào)節(jié)其pH值為1.5，在磁力攪拌器上攪拌3小時，然后放置在75'C恒溫環(huán)境下凝膠；(4)將凝膠后的膠體置于175'C干燥箱中干燥，然后煅燒制得復合陶瓷粉體，煅燒溫度1170'C，保溫時間3小時；(5)將復合陶瓷粉體加入蒸餾水中配成料漿，涂敷在基體表面，經(jīng)1380'C下燒結(jié)獲得復合陶瓷涂層。經(jīng)試驗檢測，本發(fā)明獲得的涂層性能指標如下室溫抗彎強度o=48MPa,10GHZ頻段下介電常數(shù)e二5，介電損耗4X1(T3，線膨脹系數(shù)0.9X10—6/°C,涂覆燒結(jié)后的材料吸水率為0.6%，在8—12GHZ下測試其透波率81%。權(quán)利要求1、一種復合陶瓷涂層制備方法，其特征在于依次按照以下步驟進行(1)碳酸鋰、硝酸鋁、稀土氧化物和水按照(7-10)∶(75-100)∶(0-10)∶(80-120)的重量比例備料，將碳酸鋰、硝酸鋁和稀土氧化物在水中溶解成為澄清透明溶液；(2)正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水按照(80-100)∶(20-40)∶(20-40)的重量比例配制成水解溶液；(3)將上述的澄清透明溶液和水解溶液充分混合，并加入酸催化劑，調(diào)節(jié)其pH值為1-3，在磁力攪拌器上攪拌2-3小時，然后放置在60-90℃恒溫環(huán)境下凝膠；(4)將凝膠后的膠體置于150-200℃干燥箱中干燥，然后煅燒制得復合陶瓷粉體，煅燒溫度1100-1200℃，保溫時間1.5-3小時；(5)將復合陶瓷粉體加入蒸餾水中配成料漿，涂敷在基體表面，經(jīng)1300-1500℃下燒結(jié)獲得復合陶瓷涂層。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復合陶瓷涂層制備方法，其特征在于稀土氧化物為氧化鑭、氧化釔或氧化釤中的一種，粒度為0.2-lum，純度大于99.9%。全文摘要本發(fā)明涉及一種復合陶瓷涂層制備方法，屬于特種、功能陶瓷
技術(shù)領域：
，依次按照以下步驟進行(1)碳酸鋰、硝酸鋁、稀土氧化物和水按照比例備料，將碳酸鋰、硝酸鋁和稀土氧化物在水中溶解成為澄清透明溶液；(2)正硅酸乙酯、無水乙醇和蒸餾水按照比例配制成水解溶液；(3)將上述的澄清透明溶液和水解溶液充分混合，并加入酸催化劑，然后放置在60-90℃恒溫環(huán)境下凝膠；(4)將凝膠后的膠體置于150-200℃干燥箱中干燥，然后煅燒制得復合陶瓷粉體；(5)將復合陶瓷粉體加入蒸餾水中配成料漿，涂敷在基體表面，經(jīng)燒結(jié)獲得復合陶瓷涂層。涂層防水性好，能抗雨蝕，與基體匹配良好，可以達到展寬頻帶的效果。文檔編號C04B35/622GK101591166SQ20081015902公開日2009年12月2日申請日期2008年11月21日優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日發(fā)明者張偉儒,張曉麗,伶李,勇李,欒藝娜,王洪升,萍翟,陳達謙,韋其紅申請人:中材高新材料股份有限公司;山東工業(yè)陶瓷研究設計院