一种陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷及其涂层制备方法
【专利摘要】本发明公开了属于陶瓷涂层制备【技术领域】的一种陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷及其涂层制备方法。本发明在陶瓷粉末中加入一定量陶瓷纤维，充分混合后制得复合陶瓷，然后再利用等离子喷涂的方法，以获得较厚陶瓷层或陶瓷板坯。利用本复合陶瓷制备的陶瓷涂层的最大厚度可达55mm。
【专利说明】一种陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷及其涂层制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于陶瓷材料应用【技术领域】，具体涉及陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷及涂层或板坯制备方法
【背景技术】
[0002]陶瓷等离子喷涂是利用等离子体加热，使陶瓷材料熔融或半熔融，并将处于熔融或半熔融的陶瓷材料加速喷射到基体上的一种工艺方法。通常等离子喷涂的基体材料可以是钢铁材料、Al、Ti等有色金属材料、玻璃、陶瓷、塑料等，适应范围宽。其材料的选择主要依据需要件的功能，可以满足绝缘、隔热、防腐、抗氧化、低介电损耗等要求。
[0003]等离子喷涂中常用的陶瓷材料种类很多，但多为粉体材料，且不同材料粒度要求不尽相同。对陶瓷纤维，其不仅可用于制作耐温装备衬里，还可涂刷制备厚的保温层等。而两者结合使用相对较少，尤其是在热喷涂领域。热喷涂制备陶瓷涂层或陶瓷件时，涂层厚度往往有限，难以达到较高的厚度。在实际生产中，由于对陶瓷件或陶瓷层特殊用途的需要，存在要求有较高厚度的情况。采用在陶瓷粉末中加入一定量陶瓷纤维，充分混合后再进行等离子喷涂，以获得较厚陶瓷层或陶瓷板坯不失为一种有效解决制备厚陶瓷层或板坯的制备方法。
【发明内容】
[0004]本发明的 目的在于提供一种陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷及其涂层或板坯的制备方法。
[0005]一种陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷，在粒度为15-55 μ m的陶瓷粉末中均匀混合长度为10 μ m-700 μ m的陶瓷纤维，其中陶瓷纤维为混合材料质量的1_30%。
[0006]所述陶瓷粉末和陶瓷纤维为相同或不同的陶瓷材料，其材料分别为A1203、Cr2O3^TiO2, SiO2, ZrO2, MoSi2' CaO、MgO, SiC、WC、Cr3C2, Cr7C3> Cr23C6, VC、NbC, TiC、B4C, ZrC、AIN、Si3N4, BN、NbN、TiN、ZrN、CrN、VN、CrB2 中的一种或一种以上。
[0007]利用上述的复合陶瓷制备陶瓷涂层的方法，包括以下步骤:
[0008](I)将长度为10 μ m-700 μ m的陶瓷纤维与粒度为15-55 μ m的陶瓷粉末充分搅拌混合后，烘干装入等离子喷涂送粉装置；
[0009](2)在经净化和毛化处理的基体表面进行等离子喷涂，制得陶瓷涂层或陶瓷板坯。
[0010]步骤(2)中所述基体为纯金属、合金、石墨或石膏基体。
[0011]步骤(2)中陶瓷涂层的厚度为0.5_55mm。
[0012]本发明的有益效果为:采用在陶瓷粉末中加入一定量陶瓷纤维，充分混合后再进行等离子喷涂，以获得较厚陶瓷层或陶瓷板坯，制备的陶瓷涂层的最大厚度为55mm，制备出的陶瓷板坯可以是平面或曲面的。
【专利附图】
【附图说明】[0013]图1为厚平板陶瓷示意图。
[0014]图2为厚圆弧面陶瓷板示意图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
[0016]本实施例1是等离子喷涂制备厚Al2O3陶瓷涂层。
[0017]将长度为150-300 μ m的Al2O3陶瓷纤维与粒度为15-55 μ m的Al2O3陶瓷粉末(Al2O3陶瓷纤维与Al2O3陶瓷粉末的质量比为8:92)充分混合并烘干，准备好直径为Φ 100mm，长度为200mm的钢基体，用等离子喷涂工艺在钢棒基体外表上喷涂Al2O3层，期间采用断续喷涂工艺，直至Al2O3层的厚度达到50.6mm,对Al2O3外表面进行外圆磨削，直至磨到外径Φ 200mm，此时外表较为光洁。
[0018]实施例2
[0019]本实施例2是等离子喷涂制备厚Al2O3-ZP2复合陶瓷涂层。
[0020]将长度为150-300 μ m的Al2O3陶瓷纤维与粒度为15-55 μ m的ZrO2陶瓷粉末(Al2O3陶瓷纤维与Ζ,02陶瓷粉末的质量比为30:70)充分混合并烘干，准备好直径为Φ 100mm，长度为200mm的钢基体，用等离子喷涂工艺在钢棒基体外表上喷涂Al2O3层，期间采用断续喷涂工艺，直至陶 瓷层的厚度达到20.6mm，对Al2O3外表面进行外圆磨削，直至磨到外径Φ 140mm，此时外表较为光洁。
[0021]实施例3
[0022]本实施例3是等离子喷涂制备Al2O3-SiO2陶瓷板。
[0023]将长度为300-700 μ m的SiO2陶瓷纤维及长度为150-500 μ m的CaO陶瓷纤维与粒度为15-50 μ m的Al2O3陶瓷粉末(SiO2陶瓷纤维、CaO陶瓷纤维、Al2O3陶瓷粉末的质量比为0.8:0.2:99)充分混合并烘干，准备尺寸为300mmX 200mmX40mm (长X宽X厚)的石墨基体，对石墨基体进彳丁适当的处理后用等尚子嗔涂工艺在石墨基体上嗔涂Al2O3-SiO2,期间采用断续喷涂工艺，直至Al2O3-SiO2层的厚度达到33mm，对Al2O3-SiO2外表面进行干磨，并用合适方法把Al2O3-SiO2陶瓷板从石墨基体上分离开，取下Al2O3-SiO2陶瓷板，然后进行磨削，磨削到尺寸300mmX200mmX30mm (长X高X宽)如图1所示，用作特殊要求的陶瓷基板或承烧板。
[0024]实施例4
[0025]本实施例4是等离子喷涂制备厚曲面Al2O3-TiO2陶瓷板。
[0026]将长度为10-150 μ m的Ti02陶瓷纤维与粒度为15-50 μ m的Al2O3陶瓷粉末(Ti02陶瓷纤维与Al2O3陶瓷粉末的质量比为20:80)充分混合并烘干，准备尺寸为200mmX 150mmX20mm (弧面长X宽X厚)，内凹面曲率半径为200mm的圆弧面石膏基体，用等离子喷涂工艺在石膏基体上喷涂Al2O3-TiO2，期间采用断续喷涂工艺，直至Al2O3-TiO2层的厚度达到13.0mm，对Al2O3-TiO2层外表面进行干磨，符合要求后用合适方法把Al2O3-TiO2曲面板从石膏基体上分离开，取下Al2O3-TiO2陶瓷板，然后进行打磨，磨削到尺寸200mmX 150mmX 12.4mm (弧面长X宽X厚)，内外凹面曲率半径200mm (图2所示)的曲面陶瓷基板。
【权利要求】
1.一种陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷，其特征在于:在粒度为15-55 μ m的陶瓷粉末中均匀混合长度为10 μ m-700 μ m的陶瓷纤维，其中陶瓷纤维为混合材料质量的1_30%。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷纤维增强陶瓷粉末复合陶瓷，其特征在于:所述陶瓷粉末和陶瓷纤维为相同或不同的陶瓷材料，其材料分别为A1203、Cr2O3> TiO2, SiO2, ZrO2,MoSi2' CaO、MgO、SiC、WC、Cr3C2、Cr7C3、Cr23C6、VC、NbC, TiC、B4C, ZrC、AIN、Si3N4' BN、NbN、TiN、ZrN、CrN、VN、CrB2中的一种或一种以上。
3.利用权利要求1所述的复合陶瓷制备陶瓷涂层或陶瓷板坯的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将长度为10μ m-700 μ m的陶瓷纤维与粒度为15-55 μ m的陶瓷粉末充分搅拌混合后，烘干装入等离子喷涂送粉装置； (2)在经净化和毛化处理的基体表面进行等离子喷涂，制得陶瓷涂层或陶瓷板坯。
4.根据权利要求3所述的制备陶瓷涂层的方法，其特征在于:步骤(2)中所述基体为纯金属、合金、石墨或石膏基体。
5.根据权利要求3所述的制备陶瓷涂层的方法，其特征在于:步骤(2)中陶瓷涂层的厚度为 0.5-55mm。
【文档编号】C23C4/10GK103896616SQ201210570693
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月25日 优先权日:2012年12月25日
【发明者】杨中元, 付东兴, 李学锋, 张彬, 汪礼敏, 张景怀 申请人:北京有色金属研究总院, 有研粉末新材料（北京）有限公司