专利名称：玻璃质热喷涂成膜方法及材料的制造方法
此发明的优点如建筑物的外壁、提高防水性、耐候性、耐光性、耐腐蚀性等。
如金属表面防锈、耐腐蚀、耐磨损、耐热、绝缘等。
此为一种的斩新的简便的表面防护处理方法。此发明的方法适用于一切能适合热喷涂附着的材料。此发明的方法具体说明如下一切能适合热喷涂附着的材质或加以表面改性、处理后适合热喷涂附着的材质均可以此方法进行覆膜。
关于热喷涂材料，凡是经以热喷涂工艺处理后能形成玻璃质膜层的材料均可以此方法进行覆膜，例如玻璃质粉末及玻璃原料、釉及釉原料、透明或半透明陶瓷及其原料。
另外，于上述玻璃材料中渗入适当金属氧化物或颜料即成所希望的颜色，添加适当的金属氧化物还可提高膜层的密着性。
为了提高如铁等易被腐蚀的金属与被涂层间的结合力。可采取以下手段，先将金属表面经喷砂处理露出新面后，用硫酸镍或硫酸钴溶液喷涂于表面进行氧化处理，再将被涂物予以100～300℃加热后，进行玻璃质热喷涂而形成玻璃质保护膜层。金属表面经喷砂处理露出新面后，若不能马上进行下步工序，可用众所周知的气化性防锈剂二环己基铵氧化物喷涂物件表面，并能保持数日不生锈，施工时加热100～300℃使之挥发后即可继续进行下步工序很是方便。
热喷涂设备可使用众所周知的高速火焰喷涂法、电弧喷涂法、等离子喷涂法等进行施工。膜层厚度可根据使用要求，在0.05～5mm范围内。热喷涂材料的成分及制造方法在低预热状态下即可进行热喷涂，并且膜层与被覆物不发生脱落现象作为前题。
热喷涂材料的构成以三大部分组成，并简单说明其成分在全材料的作用。第一、主要成分SiO2、以40～65％为宜。SiO2是形成玻璃质的主要氧化物，含量高为好，但是对热膨胀系数、软化点及耐磨耗性有极大的影响。考虑到热膨胀关系和为降低被覆物的预热温度、以40～65％为宜，SiO2的比例高会提高耐磨耗性、耐候性、提高玻璃质保护膜层的性能。但是超过65％以上，熔融时的流动性明显降低，因而增加喷涂难度，SiO2的含量低于40％时，玻璃质保护膜层的耐候性又明显下降。第二、补助成分B2O3，5～30％；Li2O，5～20％；SrO，5～20％。
B2O2添加过多，会降低耐磨耗性、耐候性、耐酸性。但是能降低火焰中熔融停留时间(即加快熔融速度)。
Li2O的添加会提高覆膜的硬度、耐腐蚀性特别是耐酸性、绝缘性。Li2O的膨胀系数较大，故其添加量可适当调节热喷涂材料与被覆物间的热膨胀关系差，亦可降低软化温度。所以在热膨胀关系的允许下适当增加其含量又能加快在火焰中的熔化速度及增加表面光泽。
SrO可起到熔解助剂的作用、降低熔解时的粘度和提高熔解度，SrO的热膨胀系数比较小，在水泥制品上进行热喷涂施工时可适当多掺入。SrO的掺入可提高膜层与被覆物间的结合力。
在B2O3，Li2O，SrO间的协同作用下，可使热喷涂材料降低熔点和在热喷涂时降低粘度。第三、添加助剂CaO、Al2O3、MgO、Na2O、K2O、ZnO、ZrO2、SnO2、TiO2、BaO、V2O5、MoO、WO3、P2O5、CeO2等中的一种或二种类以上，以1～25％比例掺入。
CaO作为助熔剂的掺入，并可提高化学耐久性，提高硬度，耐磨损及风化腐蚀，降低热膨胀系数，防止龟裂，热喷涂时降低粘度。
Al2O3有防止分相作用，提高膜层性能，但分量过多会使耐火度升高，增加喷涂时的困难。
Na2O、K2O适当添加，可降低熔点，一般在0.01～1％左右，过多会使耐水性、耐腐蚀性下降。
SnO2、可起到熔解助剂的作用，降低熔解时的粘度和提高熔解度。
ZnO、适当添加能起到熔解助剂的作用及增加表面光泽。调节色相和乳浊性，但是会大大增加粘度、所以要注意添加量。如果ZnO和SrO共存时，则增加熔融时的流动性、减少气孔、提高膜层表面平滑度。ZnO还能防止或降低热喷涂后膜层的收缩度。
MgO、ZnO、有防止分相作用，提高膜层性能，但分量过多会使粘度增加、影响热喷涂时的流动性。
TiO2、ZrO2、BaO的少量添加会降低耐火度，提高耐酸性。
V2O5、MoO、P2O5、CeO2的少量添加会降低耐火度，则可降低热喷涂温度。
WO3的少量添加会降低耐火度，提高膜层度，但是添加过多，会在熔融时发生沸腾。
如果在不影响本发明效果的情况下、添加微量众所周知的氧化物Bi2O3，Tl2O，Y2O3，CdO，PbO等也将会满足特殊要求的。
表1、为满足各种的要求如颜色、硬度、致密度、平滑度、熔融温度、使用环境、被复合的材质等等，适当调整微量添加物的种类及混合比例、喷涂设备的条件参数如电压、电流、气体的流速、喷涂距离等即可达到目的。
表1、热喷涂系列材料配合表
备注膨胀系数3a×10-2，各组分含量以重量百分比计。
表1(续)
备注膨胀系数3a×10-2，各组分含量以重量百分比计。材料的制造方法将根据实际使用条件而配制好的材料均匀地混合后，投入熔融炉内，升温至1200～1500℃后冷却，再将其通过粉碎机粉碎，粒度以10～80微米范围进行分选。若SiO2等比较难熔的成分多的时候，适当使颗粒较细些。反之则较粗些，可改善给料的流动性及热喷涂时的成膜速度。将材料铸成棒状以熔线法进行热喷涂也是可以的。
关于非晶质(americium)问题必注意，急速冷却，将会产生硬度降低等问题，所以在450～700℃之间以100℃/小时的速度进行缓慢冷却，使材料中产生部分结晶核，热喷涂后的覆膜将形成乳浊色。然后粉碎分级而得到所需的热喷涂材料。
本发明经大量实验，基本掌握其规律，只要适当其中的一些条件，如喷涂距离、气体流速、电流、电压、材料的配比等，就能造出很多适应各种各样目的条件下所需的产品。例如造纸行业上所需的含水压轴，但又必需满足耐腐蚀、耐磨损、耐热、绝缘等条件时，混凝土制件表面需要平滑、彩色美观、防风、化耐腐蚀的时候等等。
本发明的工艺流程图如附图
所示。热喷涂设备及条件参数热喷涂设备可使用众所周知的高速火焰喷涂法、电弧喷涂法、等离子喷涂法、超音速等离子喷涂法等进行喷涂施工。
在此简单介绍用等离子喷涂法时的例子等离子热喷涂机PLAZJET(TM)-2-200(PlazjetLTD.Fukuoka.Japan)等离子气体氮气 300立升/分氢气 120立升/分等离子电流450A。电压390V。
热喷涂距离200～300mm(喷嘴与物件的距离)在SUS质铁压辊上以表1中4号配方进行喷涂覆膜2.5mm，表面经研磨后安装于造纸行业的抄纸辊下序做为平整辊使用与原来的电镀辊相比，寿命提高十倍、并因具有玻璃的性质，覆膜无气孔致密度如镜面，故具有防水性、耐候性、耐光性、耐腐蚀性、耐磨损、耐热、绝缘等优点，使产品质量大大提高。若调整相关的喷涂条件参数又能使其具有含水性，若在喷涂材料中加入适当颜料，则可调节出所希望的颜色。添加的颜料比如Fe2O3、MnO2、NiO、CuO、CoO、Cr2O3、SnO2、TiO2、MoO、V2O5、NbO、Nd2O3、WO3、ZrSiO4、Pr2O3等等。
总之玻璃质热喷涂成膜方法的发明是复合材料的一次重大革命，将会直接及间接给各行业带来巨大的利益。
权利要求
1.一种玻璃质热喷涂成膜的方法，包括以下步骤基体表面经喷砂处理后、在露出面上经气化性防锈剂涂布处理、并将玻璃质热喷涂粉末材料熔融后喷涂于此表面上、经冷却固化后而形成平滑光亮的玻璃质防护膜，所说的基体选自腐蚀性金属、木材、塑料、纸制品、水泥制品等。
全文摘要
本发明涉及一种玻璃质热喷涂成膜的方法,包括以下步骤:基体表面经喷砂处理后、在露出面上经气化性防锈剂涂布处理、并将玻璃质热喷涂粉末材料熔融后喷涂于此表面上、经冷却固化后而形成平滑光亮的玻璃质防护膜,所说的基体选自腐蚀性金属、木材、塑料、纸制品、水泥制品等。本发明还涉及所述方法中使用的作材料的制造方法。
文档编号B05D1/02GK1195581SQ9711001
公开日1998年10月14日 申请日期1997年4月4日 优先权日1997年4月4日
发明者村田省三, 广住俊次, 王卫中 申请人:村田宝林技研株式会社