一种钛合金搪瓷涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本实发明涉及高温合金材料表面改性领域，具体涉及一种钛合金搪瓷涂层材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]为了提高钛合金的抗高温氧化特性，在钛合金基体表面施加防护涂层就成为钛合金发展的新方向。钛合金表面的高温防护涂层大致可分为铝化物涂层、改性铝化物涂层、MCrAlY包覆涂层和热障涂层四大类。
[0003]搪瓷具有耐高温氧化、酸性环境热腐蚀，涂层和基体材料结合紧密，涂层热膨胀系数可调，热化学稳定性高，结构致密、抗腐蚀能力优异，同时涂层制备工艺简单，成本低等优点。但是普通的搪瓷耐受高温程度有限，所以通过在搪瓷原料中加入耐高温的氧化钇、氧化铈等稀土元素，从而提高搪瓷的耐高温氧化行为。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种钛合金搪瓷涂层材料及其制备方法，这种钛合金搪瓷涂层材料具有耐高温氧化和耐腐蚀的作用。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术方案是如下:
钛合金搪瓷涂层材料，基体材料采用TC4钛合金，搪瓷涂层配方组成为:Si02: 60?70，Zr02: 5?10，Ti02: 3-5, B203: 1?5，K20: 0.2?3，Sb203: 0.5?l，SrO: 0.1-0.5,N1: 0.2?l，CoO: 0-3,CuO: 0.1-2.5,ZnO: 0-2,CaO: 0.2?3，A1203: 0.5-2.5,MgO: 0.1-0.2,NaN03: 5?10。
[0006]钛合金搪瓷涂层材料的制备方法如下:
1)搪瓷釉料的制备，将制备搪瓷釉料的组成按配比称重并通过机械充分混合，之后放入刚玉钳祸中，在箱式高温炉中于1400°C熔炼，直至熔体具有光滑表面时，将熔融的混合物倒入冷水中，冷淬为搪瓷釉料；
2)料浆制备，将上述制得搪瓷釉料中加入黏土、氧化镍、无水乙醇，，配比为搪瓷釉料60%，黏土 5%，氧化镍5%，无水乙醇30%，球磨100h得到釉浆；
3)基体预处理，水磨砂纸打磨基体表面，之后在丙酮中超声清洗0.5h ；
4)浆料涂覆，采用高压喷枪将釉浆喷涂到预处理后的基体上，在70?80°C之间进行干燥，最终得到基体表面形成均匀粉状覆盖层的胚体；
5 )胚体烧结，干燥后的胚体置于耐火砖上，在箱式炉中于950烧结lh。
[0007]本发明的优点和有益效果在于:该钛合金搪瓷涂层材料700°C空气中氧化增重不大于0.05mg/cm2 ；在700°C加热保温后迅速冷却的冲击热震试验中，需重复试验60次方开始出现肉眼可见的裂纹;在高温熔融盐中热腐蚀超过120h仍未出现明显裂纹。
【具体实施方式】
[0008]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0009]实施例1
钛合金搪瓷涂层材料，基体材料采用TC4钛合金，搪瓷涂层配方组成为:Si02: 65，Zr02: 8，Ti02: 5， B203: 4，K20: 0.2，Sb203: 0.5,SrO: 0.2，Ni0: 0.2，Co0: 2，Cu0:1.5,ZnO: 1，CaO: 0.3
，A1203:2，Mg0: 0.1，NaN03: 10。
[0010]钛合金搪瓷涂层材料的制备方法如下:
1)搪瓷釉料的制备，将制备搪瓷釉料的组成按配比称重并通过机械充分混合，之后放入刚玉钳祸中，在箱式高温炉中于1400°c熔炼，直至熔体具有光滑表面时，将熔融的混合物倒入冷水中，冷淬为搪瓷釉料；
2)料浆制备，将上述制得搪瓷釉料中加入黏土、氧化镍、无水乙醇，，配比为搪瓷釉料60%，黏土 5%，氧化镍5%，无水乙醇30%，球磨100h得到釉浆；
3)基体预处理，水磨砂纸打磨基体表面，之后在丙酮中超声清洗0.5h ；
4)浆料涂覆，采用高压喷枪将釉浆喷涂到预处理后的基体上，在70?80°C之间进行干燥，最终得到基体表面形成均匀粉状覆盖层的胚体；
5 )胚体烧结，干燥后的胚体置于耐火砖上，在箱式炉中于950烧结lh。
[0011]实施例1中的钛合金搪瓷涂层材料在700°C空气中氧化100h增重0.05mg/cm2。
[0012]将实施例1中的钛合金搪瓷涂层材料加热至700°C，保温0.5h，迅速放入20°C的冷水中，对涂层进行热震冲击，经历60次重复试验后方开始出现肉眼可见的裂纹。
[0013]将实施例1中的钛合金搪瓷涂层材料放入质量分数分别为70%和30%的NaS04和NaCl混合盐中，加热至700°C，对涂层进行高温常压的热腐蚀试验，经历120h后，钛合金搪瓷涂层材料仍未出现明显裂纹。
[0014]实施例2
钛合金搪瓷涂层材料，基体材料采用TC4钛合金，搪瓷涂层配方组成为:Si02: 70,Zr02: 5，Ti02: 3， B203: 5，K20: 0.2，Sb203: l，Sr0: 0.5，Ni0: 0.5，Co0: 2，Cu0: 0.5,ZnO: 2，Ca0: 0.2，A1203: 2，Mg0: 0.1，NaN03: 8。
[0015]钛合金搪瓷涂层材料的制备方法如下:
1)搪瓷釉料的制备，将制备搪瓷釉料的组成按配比称重并通过机械充分混合，之后放入刚玉钳祸中，在箱式高温炉中于1400°c熔炼，直至熔体具有光滑表面时，将熔融的混合物倒入冷水中，冷淬为搪瓷釉料；
2)料浆制备，将上述制得搪瓷釉料中加入黏土、氧化镍、无水乙醇，，配比为搪瓷釉料60%，黏土 5%，氧化镍5%，无水乙醇30%，球磨100h得到釉浆；
3)基体预处理，水磨砂纸打磨基体表面，之后在丙酮中超声清洗0.5h ；
4)浆料涂覆，采用高压喷枪将釉浆喷涂到预处理后的基体上，在70?80°C之间进行干燥，最终得到基体表面形成均匀粉状覆盖层的胚体；
5 )胚体烧结，干燥后的胚体置于耐火砖上，在箱式炉中于950烧结lh。
[0016]实施例2中的钛合金搪瓷涂层材料在700°C空气中氧化100h增重0.03mg/cm2。
[0017]将实施例2中的钛合金搪瓷涂层材料加热至700°C，保温0.5h，迅速放入20°C的冷水中，对涂层进行热震冲击，经历60次重复试验后方开始出现肉眼可见的裂纹。
[0018]将实施例2中的钛合金搪瓷涂层材料放入质量分数分别为70%和30%的NaS04和NaCl混合盐中，加热至700°C，对涂层进行高温常压的热腐蚀试验，经历120h后，钛合金搪瓷涂层材料仍未出现明显裂纹。
[0019]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种钛合金搪瓷涂层材料，其特征在于:基体材料采用TC4钛合金，搪瓷涂层配方组成为: Si02: 60-70,Zr02: 5?10，Ti02: 3-5, B203: 1?5，K20: 0.2?3，Sb203: 0.5?l，SrO:.0.1-0.5,N1: 0.2?l，CoO: 0-3,CuO: 0.1?2.5，ZnO: 0-2,CaO: 0.2?3，A1203: 0.5-2.5,MgO: 0.1~0.2,NaN03: 5?10。2.—种权利要求1所述的钛合金搪瓷涂层材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤: .1)搪瓷釉料的制备，将制备搪瓷釉料的组成按配比称重并通过机械充分混合，之后放入刚玉钳祸中，在箱式高温炉中于1400°C熔炼，直至熔体具有光滑表面时，将熔融的混合物倒入冷水中，冷淬为搪瓷釉料； .2)料浆制备，将上述制得搪瓷釉料中加入黏土、氧化镍、无水乙醇，，配比为搪瓷釉料.60%，黏土 5%，氧化镍5%，无水乙醇30%，球磨100h得到釉浆； .3 )基体预处理，水磨砂纸打磨基体表面，之后在丙酮中超声清洗0.5h ； .4)浆料涂覆，采用高压喷枪将釉浆喷涂到预处理后的基体上，在70?80°C之间进行干燥，最终得到基体表面形成均匀粉状覆盖层的胚体； .5)胚体烧结，干燥后的胚体置于耐火砖上，在箱式炉中于950烧结lh。
【专利摘要】本发明公开了一种钛合金搪瓷涂层材料及其制备方法，其基体材料采用TC4钛合金，搪瓷涂层配方组成为：SiO2:60~70，ZrO2:5~10，TiO2:3~5，？B2O3:1~5，K2O:0.2~3，Sb2O3:0.5~1，SrO:？0.1~0.5，NiO:0.2~1，CoO:0~3，CuO:0.1~2.5，ZnO:0~2，CaO:0.2~3，Al2O3:0.5~2.5，MgO:？0.1~0.2，NaNO3:5~10；其制备方法步骤包括：搪瓷釉料的制备，料浆制备，基体预处理，浆料涂覆，胚体烧结。本发明的优点在于该钛合金搪瓷涂层材料700℃空气中氧化增重不大于0.05mg/cm2；在700℃加热保温后迅速冷却的冲击热震试验中，需重复试验60次方开始出现肉眼可见的裂纹；在高温熔融盐中热腐蚀超过120h仍未出现明显裂纹。
【IPC分类】C03C8/20, C23D11/00, C23D5/02
【公开号】CN105439450
【申请号】CN201510804657
【发明人】单佳, 单永其, 张文斌
【申请人】常熟市永达化工设备厂
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月20日