一種熱噴涂陶瓷涂層用高溫絕緣無機封孔劑及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種涂層封孔劑及其使用方法，特別涉及一種熱噴涂陶瓷涂層用高溫絕緣封孔劑及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐磨、抗蝕作為熱噴涂涂層的重點應(yīng)用方向，在海洋工況條件下有著極好的應(yīng)用前景。尤其是在某些高載工況條件下的耐磨結(jié)構(gòu)件，如火箭、艦載機、高鐵機車等裝置用特種介質(zhì)泵、關(guān)節(jié)軸承、絕緣軸承等部件的耐磨(絕緣)涂層等，既要承受高速、高載荷及其伴隨的高摩擦熱(摩擦接觸面最高溫度可達1000°C左右)，同時還要滿足海洋氣氛條件下的長壽命可靠服役。熱噴涂工藝制備的涂層不可避免地存在一定量的孔隙。在海洋工況條件下，液相或氣相腐蝕介質(zhì)會通過孔隙滲達基體，對基體產(chǎn)生腐蝕。另一方面，在潮濕環(huán)境下，孔隙會吸收水汽，造成涂層絕緣電阻的指數(shù)級下降，影響裝備的安全可靠使用。因此，亟待開發(fā)適合熱-力耦合工況要求，且耐海洋環(huán)境的封孔技術(shù)，隔絕海洋鹽霧的腐蝕通道，增強涂層在潮濕環(huán)境下的絕緣性能，為重大裝備在海洋工況條件下的長期、可靠服役提供保障。
[0003]國內(nèi)外對熱噴涂涂層的封孔技術(shù)均展開了廣泛地研究，用作涂層封孔的工藝技術(shù)也很多，如有機/無機封孔劑封孔、激光重熔處理等。有機封孔劑成本較低、封孔工藝簡單，粘結(jié)能力強，但有機封孔劑耐高溫性較差，不適合在高溫下長時間使用。激光重熔處理封孔效果好，但封孔后涂層殘余應(yīng)力大，影響耐磨可靠性。而無機封孔劑耐高溫性能優(yōu)越，封孔后對涂層力學(xué)性能的負(fù)面影響小。但現(xiàn)有的溶膠等無機封孔劑大都固含量低、封孔致密度低，存在K+、Na+等導(dǎo)電性離子，絕緣性較差等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有無機封孔劑的性能缺陷，本發(fā)明提供了一種熱噴涂陶瓷涂層用高溫絕緣封孔劑及其使用方法。
[0005]本發(fā)明提供了一種熱噴涂陶瓷涂層用高溫絕緣無機封孔劑，所述無機封孔劑包括磷酸鹽化合物、氧化物顆粒以及水，其中，磷酸鹽化合物包括磷酸氫鋁、磷酸二氫鋁和/或正磷酸鋁，氧化物顆粒包括氧化鋁、氧化硅和/或氧化鎂，氧化物顆粒占磷酸鹽化合物質(zhì)量的 2-30% ο
[0006]較佳地，氧化物顆粒的粒徑為20?150nm。
[0007]較佳地，所述無機封孔劑的固含量為50%?80%。
[0008]又，本發(fā)明還提供了一種上述無機封孔劑的使用方法，包括:
1)制備所述無機封孔劑:將氫氧化鋁、磷酸溶液、氧化物顆粒，均勻混合后，得到所述無機封孔劑；
2)將所述無機封孔劑通過真空浸潰或超市浸潰，浸入涂層的孔隙中，得到浸潰有無機封孔劑的涂層；
3)將所述浸潰有無機封孔劑的涂層靜置后，在100-400°C進行固化處理。
[0009]較佳地，步驟I)中，用于制備所述無機封孔劑的原料中，按重量比計，Al(OH)3:H3PO4=H 20 = 1: (2 ?5): (0.5 ?2)，優(yōu)選，Al (OH) 3:Η 3Ρ04:Η 20 = 1: (2 ?5): (0.5 ?2)。
[0010]較佳地，磷酸溶液的濃度為65% -85%。
[0011]較佳地，步驟I)中，先將氫氧化鋁加入磷酸溶液中，在50-100°C下攪拌直至澄清，再加入氧化物顆粒并使其均勻分散。
[0012]較佳地，浸潰過程中，保持溫度在40?100°C。
[0013]較佳地，將所述浸潰有無機封孔劑的涂層靜置6-48小時后，在100-400°C進行固化處理2-12小時。
[0014]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明公開了一種熱噴涂陶瓷涂層用高溫絕緣無機封孔劑及其使用方法。封孔劑的特征在于，包含磷酸鹽化合物和氧化物納米顆粒。本發(fā)明提供的高溫絕緣無機封孔劑固含量較高，封孔效果較好，滲透深度可達?70 μ m。封孔后涂層在潮濕條件下的絕緣電阻較高，可達50ΜΩ以上。原料廉價易得，工藝耗時較短，所需生產(chǎn)設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1中封孔后試樣涂層橫截面的SEM照片；
圖2為實施例4中封孔后試樣涂層橫截面的SEM照片；
圖3為對比例I中未封孔試樣涂層橫截面的SEM照片；
圖4為實施例2、對比例2中試樣經(jīng)96h鹽霧腐蝕后照片。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和下述實施方式進一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，附圖及下述實施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0017]本發(fā)明的目的在于提供一種熱噴涂陶瓷涂層用封孔劑，具有良好的耐高溫性和封孔效果，能有效提高涂層的抗蝕能力和耐濕絕緣性能，并且不會對涂層的耐磨性能產(chǎn)生不利影響，可大幅增加噴涂工件的使用壽命。
[0018]本發(fā)明的另一目的在于提供一種熱噴涂陶瓷涂層的封孔處理方法，其是利用滲透性良好的高溫絕緣無機封孔劑來直接封閉孔隙，封孔效果好，無毒、廉價，工藝簡單。
[0019]為實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種熱噴涂陶瓷涂層用高溫絕緣無機封孔劑，包括磷酸鹽化合物和氧化物納米顆粒。
[0020]所述的磷酸鹽化合物為由磷酸氫鋁、磷酸二氫鋁、正磷酸鋁、其水合物，及其相互組合而成的體系。磷酸鹽化合物是以氫氧化鋁和磷酸為前驅(qū)體制備而成。
[0021]所述的氧化物納米顆粒為選自于由氧化鋁、氧化硅、氧化鎂及其相互組合而成的體系。所述的納米顆粒的粒徑為20?150nm。所述的納米顆粒增強劑的質(zhì)量百分比為2?30%。
[0022]為實現(xiàn)另一發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種熱噴涂陶瓷涂層的封孔處理方法，其是利用滲透性良好的無機封孔劑來直接封閉孔隙，無毒廉價，工藝簡單。
[0023]本發(fā)明的目的是通過下列方案實施的:
本發(fā)明提供的高溫絕緣無機封孔劑，其制備方法是:將Al (OH)3逐步加入稀釋后的呀04溶液中，按摩爾比計，Al (OH) 3:H3P04= I:(1?4)，按重量比計，Al (OH) 3:Η3Ρ04:Η20 =1: (2?5): (0.5?2)。加熱至50?100°C，在此溫度下攪拌直至澄清，得到磷酸鹽化合物。添加納米氧化物粉體，使其均勻分散，得到封孔劑。所述納米氧化物選自于由氧化鋁、氧化硅、氧化鎂及其組合所組成的組，納米氧化物粉體的加入量為磷酸鹽基料質(zhì)量的2?30%。
[0024]本發(fā)明提供的高溫絕緣封孔劑的封孔工藝，具體是:將涂層清洗干燥后，再使用真空或超聲浸潰的方法使封孔劑滲入涂層孔隙中(浸潰過程中，保持溫度在40?100°C )。在空氣中靜置6?48h，隨后進行固化處理。固化處理的溫度為100?400°C，固化處理的時間為2?12h。
[0025]本發(fā)明中，利用真空或超聲輔助的技術(shù)來增強浸潰效果，并在浸潰過程中保持溫度在40?100°C，以降低封孔劑粘度，增強封孔效果。
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