机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法

摘要

本发明涉及机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，属于表面处理技术领域。本发明所述的施工方法是通过将氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料，对氧化钛‑氧化铝复合粉料采用火焰喷涂法进行喷涂施工。本发明通过对现有氧化钛和氧化铝进行机械混合配比再同时进行高温喷涂施工的工艺进行优化设计，通过进一步优化氧化钛与氧化铝之间的混合配比，通过对氧化铝周围混合的氧化钛形成包裹层并复合，最终显著提高后续涂层的附着力。相对于制备纳米级氧化钛‑氧化铝复合材料的工艺来说，本发明的工艺复杂程度较低，能够有效节省成本。

权利要求

1.机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，其特征在于包括以下步骤：将氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料，对氧化钛‑氧化铝复合粉料采用火焰喷涂法进行喷涂施工；所述氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料的方法如下：将过

300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛、水玻璃按照质量比1:(2.71‑2.82):(3.3‑3.6)进行机械混合搅拌成料浆，将料浆烘干、球磨、过35～50目筛得到粉料，将粉料在500‑560℃进行烧结，将烧结后的物料再次球磨并过35～50目筛得到烧结料，采用2个大气压以上的混合气对烧结料进行冲刷，混合气是水蒸汽和二氧化碳按照1:(3‑3.7)的体积比混合制成，混合气被加热到220‑250℃；烧结料被持续冲刷60分钟后，送入超声波清洗器中使用清水清洗2‑3遍，之后进行烘干得到氧化钛‑氧化铝负载料，将氧化钛‑氧化铝负载料与钛酸四丁酯按照质量比1:(2.1‑2.6)的比例混合成湿料，将该湿料在960‑990℃进行煅烧，最后经过球磨并过200目筛即得所述氧化钛‑氧化铝复合粉料。

2.根据权利要求1所述的机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，其特征在于：在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

3.根据权利要求1所述的机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，其特征在于：所述水玻璃的模数为1.7‑1.9。

4.根据权利要求1所述的机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，其特征在于：所述烘干是采用80‑90℃的热风进行作业。

说明书

机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，属于表面处理技术领域。

背景技术

[0002] 目前，在热喷涂领域，使用混合陶瓷粉制成的涂层中，例如氧化钛与氧化铝混合，相对于纳米级氧化钛‑氧化铝复合材料来说，该纳米级氧化钛‑氧化铝复合材料作为喷料，制成的涂层中氧化钛与氧化铝分散均匀，涂层结构致密，涂层的附着力高，即涂层的结合强度接近120MPa(按照拉销法测量)。但是，制作纳米级氧化钛‑氧化铝复合材料的工序非常复杂，难度高，导致成本非常昂贵；例如，浙江工业大学的公开号为CN107803193A的发明专利所公开的“氧化铝负载改性纳米二氧化钛颗粒的复合材料及其制备方法和应用”。

[0003] 因此，目前通常对氧化钛和氧化铝进行机械混合配比，然后在高温下同时喷涂施工，最大限度的将机械混合的氧化铝形成包裹层，这样有助于提高后续涂层的附着力。但是相对于纳米级氧化钛‑氧化铝复合材料来说，机械混合最终制成的涂层，均匀性有待进一步提高，涂层的结合强度通常为50‑60MPa，有待进一步提高。

发明内容

[0004] 本发明针对现有技术存在的不足，提供了机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，具体技术方案如下：

[0005] 机械混合复合陶瓷粉火焰喷涂施工方法，包括以下步骤：将氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料，对氧化钛‑氧化铝复合粉料采用火焰喷涂法进行喷涂施工。

[0006] 上述技术方案的进一步优化，在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

[0007] 上述技术方案的进一步优化，所述氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料的方法如下：将过300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛、水玻璃按照质量比1:(2.71‑2.82):(3.3‑3.6)进行机械混合搅拌成料浆，将料浆烘干、球磨、过35～50目筛得到粉料，将粉料在500‑560℃进行烧结，将烧结后的物料再次球磨并过35～50目筛得到烧结料，采用2个大气压以上的混合气对烧结料进行冲刷，混合气是水蒸汽和二氧化碳按照1:
(3‑3.7)的体积比混合制成，混合气被加热到220‑250℃；烧结料被持续冲刷60分钟后，送入超声波清洗器中使用清水清洗2‑3遍，之后进行烘干得到氧化钛‑氧化铝负载料，将氧化钛‑氧化铝负载料与钛酸四丁酯按照质量比1:(2.1‑2.6)的比例混合成湿料，将该湿料在960‑
990℃进行煅烧，最后经过球磨并过200目筛即得所述氧化钛‑氧化铝复合粉料。

[0008] 上述技术方案的进一步优化，所述水玻璃的模数为1.7‑1.9。

[0009] 上述技术方案的进一步优化，所述烘干是采用80‑90℃的热风进行作业。

[0010] 本发明的有益效果：

[0011] 本发明通过对现有氧化钛和氧化铝进行机械混合配比再同时进行高温喷涂施工的工艺进一步优化设计，通过优化氧化钛与氧化铝之间的混合配比，从而对氧化铝周围混合的氧化钛形成包裹层并复合，最终显著提高后续涂层的附着力。相对于制备纳米级氧化钛‑氧化铝复合材料的工艺来说，本发明的工艺复杂程度较低，能够有效节省成本，实施效果好。

具体实施方式

[0012] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0013] 实施例1

[0014] 将氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料，对氧化钛‑氧化铝复合粉料采用火焰喷涂法进行喷涂施工得到复合涂层。其中，在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

[0015] 所述氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料的方法如下：将过300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛、水玻璃按照质量比1:2.71:3.3进行机械混合搅拌成料浆，将料浆烘干、球磨、过35～50目筛得到粉料，将粉料在500‑520℃进行烧结，将烧结后的物料再次球磨并过35～50目筛得到烧结料，采用2个大气压以上的混合气对烧结料进行冲刷，混合气是水蒸汽和二氧化碳按照1:3‑的体积比混合制成，混合气被加热到220‑230℃；烧结料被持续冲刷60分钟后，送入超声波清洗器中使用清水清洗2‑3遍，之后进行烘干得到氧化钛‑氧化铝负载料，将氧化钛‑氧化铝负载料与钛酸四丁酯按照质量比1:2.1的比例混合成湿料，将该湿料在960‑970℃进行煅烧，最后经过球磨并过200目筛即得所述氧化钛‑氧化铝复合粉料。

[0016] 其中，所述水玻璃的模数为1.7‑1.9。所述烘干是采用80‑90℃的热风进行作业。

[0017] 复合涂层的结合强度为92.9MPa(按照拉销法测量)。

[0018] 实施例2

[0019] 将氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料，对氧化钛‑氧化铝复合粉料采用火焰喷涂法进行喷涂施工得到复合涂层。其中，在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

[0020] 所述氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料的方法如下：将过300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛、水玻璃按照质量比1:2.79:3.5进行机械混合搅拌成料浆，将料浆烘干、球磨、过35～50目筛得到粉料，将粉料在520‑540℃进行烧结，将烧结后的物料再次球磨并过35～50目筛得到烧结料，采用2个大气压以上的混合气对烧结料进行冲刷，混合气是水蒸汽和二氧化碳按照1:3.6的体积比混合制成，混合气被加热到230‑240℃；烧结料被持续冲刷60分钟后，送入超声波清洗器中使用清水清洗2‑3遍，之后进行烘干得到氧化钛‑氧化铝负载料，将氧化钛‑氧化铝负载料与钛酸四丁酯按照质量比1:2.2的比例混合成湿料，将该湿料在970‑980℃进行煅烧，最后经过球磨并过200目筛即得所述氧化钛‑氧化铝复合粉料。

[0021] 其中，所述水玻璃的模数为1.7‑1.9。所述烘干是采用80‑90℃的热风进行作业。

[0022] 复合涂层的结合强度为99.1MPa(按照拉销法测量)。

[0023] 实施例3

[0024] 将氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料，对氧化钛‑氧化铝复合粉料采用火焰喷涂法进行喷涂施工得到复合涂层。其中，在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

[0025] 所述氧化钛与氧化铝进行复合得到氧化钛‑氧化铝复合粉料的方法如下：将过300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛、水玻璃按照质量比1:2.82:3.6进行机械混合搅拌成料浆，将料浆烘干、球磨、过35～50目筛得到粉料，将粉料在540‑560℃进行烧结，将烧结后的物料再次球磨并过35～50目筛得到烧结料，采用2个大气压以上的混合气对烧结料进行冲刷，混合气是水蒸汽和二氧化碳按照1:3.7的体积比混合制成，混合气被加热到240‑250℃；烧结料被持续冲刷60分钟后，送入超声波清洗器中使用清水清洗2‑3遍，之后进行烘干得到氧化钛‑氧化铝负载料，将氧化钛‑氧化铝负载料与钛酸四丁酯按照质量比1:2.6的比例混合成湿料，将该湿料在980‑990℃进行煅烧，最后经过球磨并过200目筛即得所述氧化钛‑氧化铝复合粉料。

[0026] 其中，所述水玻璃的模数为1.7‑1.9。所述烘干是采用80‑90℃的热风进行作业。

[0027] 复合涂层的结合强度为95.3MPa(按照拉销法测量)。

[0028] 对照例1

[0029] 将氧化钛与氧化铝进行混合得到氧化钛‑氧化铝混合料，对氧化钛‑氧化铝混合料采用火焰喷涂法进行喷涂施工得到涂层A。其中，在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

[0030] 将过300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛按照质量比1:2.79进行机械混合搅拌成氧化钛‑氧化铝混合料。

[0031] 涂层A的结合强度为55.8MPa(按照拉销法测量)。

[0032] 对照例2

[0033] 对过200目筛的氧化钛‑氧化铝负载料采用火焰喷涂法进行喷涂施工得到复合涂层C。其中，在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

[0034] 将过300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛、水玻璃按照质量比1:2.79:3.5进行机械混合搅拌成料浆，将料浆烘干、球磨、过35～50目筛得到粉料，将粉料在520‑540℃进行烧结，将烧结后的物料再次球磨并过35～50目筛得到烧结料，采用2个大气压以上的混合气对烧结料进行冲刷，混合气是水蒸汽和二氧化碳按照1:3.6的体积比混合制成，混合气被加热到230‑240℃；烧结料被持续冲刷60分钟后，送入超声波清洗器中使用清水清洗2‑3遍，之后进行烘干得到氧化钛‑氧化铝负载料。其中，所述水玻璃的模数为1.7‑1.9。所述烘干是采用80‑90℃的热风进行作业。

[0035] 复合涂层C的结合强度为80.6MPa(按照拉销法测量)。

[0036] 对照例3

[0037] 对氧化钛‑氧化铝对照料采用火焰喷涂法进行喷涂施工得到复合涂层D。其中，在采用火焰喷涂法进行喷涂施工时，乙炔燃烧产生的温度达到2000℃以上。

[0038] 将过300目筛的氧化铝、过300目筛的氧化钛、钛酸四丁酯按照质量比1:2.79:4.3进行机械混合搅拌成料浆，将料浆烘干、球磨、过35～50目筛得到粉料，将粉料在970‑980℃进行煅烧，最后经过球磨并过200目筛即得氧化钛‑氧化铝对照料。其中，所述烘干是采用80‑90℃的热风进行作业。

[0039] 复合涂层的结合强度为73.7MPa(按照拉销法测量)。

[0040] 在上述实施例中，先采用水玻璃作为粘结剂，将过量的氧化钛包裹在氧化铝周围，然后进行低温烧结(相对于后续的高温煅烧)，将氧化钛‑氧化铝‑硅酸钠三者烧结；然后采用高温水蒸汽将硅酸南溶解，通入的二氧化碳能够与硅酸钠溶液进行反应，从而避免后续干燥后再度粘结；二氧化碳溶于水形成碳酸，氧化铝和氧化钛不与碳酸反应，因此不影响氧化铝和氧化钛。最后采用超声清洗的方式，将氧化钛‑氧化铝颗粒中的硅酸、碳酸钠等物质给分离，最终能够得到负载有氧化钛的氧化铝(氧化钛‑氧化铝负载料)。此时，由于氧化钛只是负载在氧化铝的表面，无法将氧化铝包裹，因此，最终采用钛酸四丁酯将氧化钛‑氧化铝负载料完全包裹，而钛酸四丁酯在高温下分解最终析出氧化钛，由于氧化铝事先已有若干个负载的氧化钛，高温析出的氧化钛易集聚在原有的氧化钛附近，也就是说，高温析出的氧化钛会填充到氧化铝表面的空隙处，结合原有的氧化钛，最终氧化铝表面会形成包裹层。

[0041] 通过分析实施例2与对照例1可知，本发明通过对现有氧化钛和氧化铝机械混合配比再同时高温喷涂施工的工艺进行优化设计，通过进一步优化氧化钛与氧化铝之间的混合配比，对氧化铝周围混合的氧化钛形成包裹层并复合，最终显著提高后续涂层的附着力。

[0042] 通过分析实施例2与对照例2可知，在制作氧化钛‑氧化铝复合粉料的过程中，如果最后不采用钛酸四丁酯该技术手段，最终无法得到将在氧化铝表面会形成包裹层，影响后续氧化钛和氧化铝在涂层中的分布，也就限制涂层附着力的进一步提高。

[0043] 通过分析实施例2与对照例3可知，对照例3中的氧化钛‑氧化铝对照料还是在氧化铝表面负载若干个氧化钛，未形成包裹，其表面积有限，因此，最终涂层的附着力的提升有限(比不上对照例2)。

[0044] 本发明最终得到的氧化钛‑氧化铝复合粉料由于不是纳米尺度的粉料，相对于制备纳米级氧化钛‑氧化铝复合材料的工艺来说，本发明的工艺复杂程度较低，能够有效节省成本。

[0045] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。