一种用于制备涂层的溶胶的制备方法及涂层和涂层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于制备涂层的溶胶的制备方法，及该溶胶制备的涂层，以及该 涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，常用陶瓷坩埚来冶炼金属，由于抗热震性要求，通常这些坩埚均由粗颗粒搭 配制得，基体晶粒粗大、结合松散、表面不致密、甚至出现毫米级孔隙，因此，随着使用次数 的增加，陶瓷坩埚的内表面会被腐蚀掉渣，从而降低了陶瓷坩埚的使用寿命，同时也会污染 冶炼金属。
[0003] 因此，需要在陶瓷坩埚的内表面覆盖耐腐蚀的涂层。
[0004] 耐腐蚀的涂层的制备主要有以下几种方法：
[0005] 等离子喷涂法，如专利申请CN200710178566. 3采用等离子喷涂氧化钇涂层，一般 来说这种方法制备的涂层不致密、孔隙率较高，抗金属熔体侵蚀能力弱。
[0006] 滚浆挂料法，如专利申请CN200910079970. 4及CN200910079973. 8中提到的，为 了获得足够厚度的、不开裂的涂层，往往需要使用到较大比例粒径超过IOym甚至超过 100 μ m的粗颗粒粉体，由于粗颗粒的引入使得涂层难于通过烧结获得致密的涂层，抗金属 熔体侵蚀能力弱；由于厚度较大，导致不能完全烧结，从而导致涂层与基体粘结强度降低， 容易被破坏脱落，影响熔炼金属质量；并且，涂层表面质量差，粗颗粒外露，金属熔体熔炼和 倒料过程中阻碍熔体流动，也会导致容易脱落，影响涂层的寿命和熔炼金属的质量。
[0007] 因此，目前急需一种含有微细颗粒的致密的耐腐蚀抗脱落的涂层。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是克服现有技术的涂层不致密、不耐腐蚀和不抗脱落的上述缺陷， 提供一种用于制备涂层的溶胶的制备方法，及该溶胶制备的涂层，以及该涂层的制备方法。
[0009] 本发明的发明人在研究中意外发现，在表面活性剂条件下，含钇元素的盐能够与 碱性物质反应形成含有氢氧化钇的溶胶。将含氢氧化钇的溶胶在陶瓷坩埚的内表面浸渍干 燥，获得凝胶涂层，然后烧结，即可制得耐腐蚀且不容易开裂掉渣剥落的含氧化钇的涂层。 [0010] 因此，为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种用于制备涂层的溶胶的制备 方法，该方法包括：将含钇元素的盐溶于可溶解含钇元素的盐的溶剂中，然后与表面活性剂 混合均匀，再和能够与含钇元素的盐形成沉淀的碱性物质接触，获得含有氢氧化钇的溶胶。 [0011] 另一方面，本发明提供了一种涂层的制备方法，该方法包括：（1)将含有氢氧化钇 的溶胶涂满陶瓷坩埚的内表面，然后在室温下，浸渍干燥5-10h，获得凝胶涂层；（2)将步骤 (1)获得的凝胶涂层进行烧结；其中，所述含有氢氧化钇的溶胶为如上所述的制备方法制得 的溶胶。
[0012] 第三方面，本发明提供了一种如上所述的方法制得的涂层。
[0013] 采用本发明方法制备的溶胶制备涂层，可使涂层中氧化钇颗粒的平均粒径小于 1 μ m，因此，本发明制得的含氧化钇的涂层更耐腐蚀，不容易开裂掉渣剥落。例如，用内表面 附着着该涂层的陶瓷坩埚冶炼50炉金属后，目测涂层未出现裂纹、掉渣、剥落等现象。
[0014] 本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0015] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0016] 一方面，本发明提供了一种用于制备涂层的溶胶的制备方法，该方法包括：将含钇 元素的盐溶于可溶解含钇元素的盐的溶剂中，然后与表面活性剂混合均匀，再和能够与含 钇元素的盐形成沉淀的碱性物质接触，获得含有氢氧化钇的溶胶。
[0017] 根据本发明所述的溶胶的制备方法，尽管将含钇元素的盐溶于可溶解含钇元素的 盐的溶剂中，然后与表面活性剂混合均匀，再和能够与含钇元素的盐形成沉淀的碱性物质 接触反应，即可实现本发明的目的，即制得耐腐蚀且不容易开裂掉渣剥落的含氧化钇的涂 层。但为了使制得的含氧化钇的涂层更耐腐蚀且更不容易开裂掉渣剥落，优选地，含钇元素 的盐中的钇元素与碱性物质中的OH-的摩尔数比为1: 3-5,相对于100重量份的含钇元素的 盐，表面活性剂的含量为1-5重量份。
[0018] 优选地，含钇元素的盐溶于可溶解含钇元素的盐的溶剂中，然后与表面活性剂混 合均匀，通过冰浴的方式配成含钇元素的盐的饱和溶液（(TC的饱和溶液)，再与碱性物质接 触反应，且边搅拌边加入碱性物质，使得形成的溶胶更加均匀稳定，其中氢氧化钇颗粒更加 细小。
[0019] 根据本发明所述的溶胶的制备方法，对含钇元素的盐的种类没有特殊要求，为了 使得制得的溶胶中的氢氧化钇颗粒更加均匀细小，优选地，所述含钇元素的盐为硝酸钇。
[0020] 根据本发明，对碱性物质的种类没有特殊要求，只要能够与含钇元素的盐反应形 成氢氧化钇的沉淀即可，为了使得制得的溶胶中氢氧化钇颗粒更加均匀细小，优选地，所述 碱性物质为氨水、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，为了使得最后碱性物质能够在烧结过 程中挥发，不污染冶炼的金属，进一步优选地，所述碱性物质为氨水。
[0021] 根据本发明所述的溶胶的制备方法，所述表面活性剂可以为常规的用于形成溶胶 的表面活性剂，例如可以为PEG。
[0022] 根据本发明所述的溶胶的制备方法，所述溶剂为本领域常规的用于溶解相应的含 钇元素的盐的溶剂，例如，可以为水，相对于100g的硝酸钇，去离子水的体积为80-90mL。
[0023] 另一方面，本发明提供了一种涂层的制备方法，该方法包括：
[0024] (1)将含有氢氧化钇的溶胶涂满陶瓷坩埚的内表面，然后在室温下，浸渍干燥 5-10h，获得凝胶涂层；
[0025] (2)将步骤（1)获得的凝胶涂层进行烧结；
[0026] 其中，所述含有氢氧化钇的溶胶为如上方法制得的溶胶。
[0027] 在步骤（1)中，所述方法还包括多次重复步骤（1)的操作过程，即每次将含有氢氧 化钇的溶胶涂满陶瓷坩埚的内表面，然后在室温下，浸渍干燥5-10h，获得一定厚度的凝胶 涂层，可以根据所需凝胶涂层的厚度来设置重复的次数。
[0028] 根据本发明所述的涂层的制备方法，在步骤（1)中，为了使最终制得的含氧化钇的 涂层更耐腐蚀且更不容易开裂掉渣剥落，优选地，凝胶涂层的厚度为〇. 1-lmm，更优选地，凝 胶涂层的厚度为0. 1-0. 5mm。
[0029] 根据本发明所述的涂层的制备方法，在步骤（1)中，涂满的方式只要使溶胶浸渍到 坩埚整个内表面即可，可以为本领域常规的涂布方式，例如可以为旋转摇动。
[0030] 在本发明中，陶瓷坩埚可以为由粗颗粒构成的陶瓷容器，优选地，所述陶瓷坩埚为 用于冶炼活泼金属的陶瓷容器，进一步优选地，优选地，所述陶瓷坩埚的材质为氧化铝、氧 化钇、氧化锆中的至少一种。
[0031] 根据本发明所述的涂层的制备方法，将获得的凝胶涂层进行烧结是指将附着着凝 胶涂层的陶瓷坩埚一起进行烧结，该烧结只是为了烧结凝胶涂层形成含氧化钇的涂层。
[0032] 根据本发明所述的涂层的制备方法，烧结的程序为本领域常规的烧结程序，为了 使获得的含氧化钇的涂层更加致密，优选地，所述烧结程序包括：在空气气氛下，从室温以 1°C /min 升温至 200°C，在 200°C保温 2-4h，2°C /min 升温至 600°C，保温 Ih ;然后 5°C /min 升温至1500-1700°C，并保温2-4h。
[0033] 根据本发明所述的涂层的制备方法，用于烧结的设备为常规的烧结设备，例如可 以为马弗炉。
[0034] 第三方面，本发明提供了如上所述的方法制备得到的涂层。
[0035] 在本发明中，制得的涂层中含有的氧化钇颗粒的平均粒径小于1 μ m。
[0036] 在本发明一种优选实施方式中，（1)在室温下，将硝酸钇溶于去离子水，相对于 100g的硝酸钇，去离子水的体积为80-90mL ;加入l-5g的PEG表面活性剂，通过搅拌混合 均匀，然后通过冰浴的方式配成硝酸钇饱和溶液（〇°C的硝酸钇饱和溶液)，再边搅拌边加入 137-229g的氨水溶液(氨水的浓度为20重量％)，获得含氢氧化钇的溶胶；（2)将含有氢氧 化钇的溶胶通过旋转摇动的方式涂满陶瓷坩埚的内表面，然后在室温下，浸渍干燥5-10h， (3)重复步骤（2)的操作过程，获得厚度为0. 1-0. 5mm的凝胶涂层；（4)然后进行烧结，烧结 的程序为空气气氛下，