一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法技术

一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法，包括称取一定量的石墨烯、陶瓷骨料和固化剂混合并球磨混料，以此混合粉末作为涂层粉体；将经过球磨后的粉体与自制的粘结剂按1:1.4比例混合，并搅拌均匀采用涂敷的方式在基体上制备出石墨烯增强耐磨减摩氧化铝陶瓷涂层；利用阶段式加热法对所制备涂层进行固化处理。通过该方法获得的胶黏陶瓷涂层，具有优良的结合性能，耐高温，耐磨性，耐腐蚀性以及抗疲劳性。从而为胶黏陶瓷涂层的发展与推广提供理论指导和依据。

Graphene reinforced abrasion resistant easily solidified alumina ceramic coating and preparation method thereof

A graphene reinforced wear-resistant easy curing alumina ceramic coating and preparation method thereof, including weigh a certain amount of graphene and ceramic aggregate and curing agent are mixed and ball milling and mixing the mixed powder as the coating powder; the milled powder and binder made by 1:1.4 ratio, and mixing evenly the coating prepared graphene reinforced wear-resistant ceramic coating on the substrate; the prepared coating was solidified by stage heating method. The adhesive coating obtained by this method, has excellent bonding properties, high temperature resistance, wear resistance, corrosion resistance and fatigue resistance. In order to provide theoretical guidance and basis for the development and promotion of ceramic coating adhesive.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，尤其涉及石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层制备方法。
技术介绍
工业技术的快速发展使得工程设备及构件的服役条件愈加严苛。因此对于材料性能的要求也愈加严苛。比如材料必须具有抗高温、耐磨减摩、耐腐蚀、抗热震、抗疲劳等一种或者多种优良性能。然而单纯的金属材料在高温抗氧化、耐腐蚀，耐磨减摩等方面的表现无法满足服役条件的要求，减少了工程设备的使用寿命，限制了其使用环境。例如在煤矿工业中，煤矿机械等井下设备是在摩擦、腐蚀、高速冲击、振动、以及重载等恶劣工况环境下长时间工作，煤矿机械特别是采掘设备以及支护设备的磨损失效行为十分严重；在冶金电力行业中，机械设备、管道的服役条件更加恶劣，尤其是电厂内的一些管道，同时在高温和磨损服役条件下，磨损得非常厉害，严重的可能出现爆管现象。目前，为防止工装设备及零部件在较为恶劣的环境下工作时产生表面磨损和腐蚀等整体破坏，对工装设备及零部件表面改性以及在其表面涂覆涂层等技术已成为工装设备及零部件表面保护的最重要，最经济的防护措施。因此针对上述技术问题，有必要提供一种新的表面涂层的制备方法，以克服上述缺陷。
技术实现思路
基于上述问题，本专利技术目的在于提出一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层，该涂层具有优异的结合性能，耐高温性，耐磨性，耐腐蚀性以及抗疲劳性。从而可以显著提高工程设备的服役寿命。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：A称取适量的石墨烯；B将称量好的石墨烯进行超声分散；C将步骤B中超声分散后的石墨烯、陶瓷骨料与固化剂充分混合；D选用步骤C中的粉末与自制的粘结剂按1：1.4比例混合，并搅拌均匀采用涂敷的方式在基体上制备出石墨烯增强耐磨减摩氧化铝陶瓷涂层；E将步骤D中涂层进行阶段式加热固化处理。优选的，在上述一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法中，所述步骤A中石墨烯质量百分比为0.5～1.2％。优选的，在上述一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法中，步骤B中所述分散是在无水乙醇中进行。优选的，在上述一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法中，步骤C中所述陶瓷骨料粉末粒度在10～20微米，固化剂粉末粒度在50～70微米；所述陶瓷涂层粉末各含量为：50％～55％Al，30％～35％O，0.5％～1.2％C，9％～15％Zn，10％～14.5％Cr。优选的，在上述一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法中，步骤C中所述充分混合是通过行星式球磨机进行，球磨时使用的罐体为陶瓷罐，球磨介质小球为玛瑙球。球料比采用2:1。球磨罐的转速设定为300r/min，正反双向交替运行，球磨机转盘的转速约为球磨罐转速的1/2。正反向每隔2小时交替运行，总计运行8小时停止球磨机运行，球罐取下需放置一天，再取样，让球磨后所得的粉末有一个弛豫过程。优选的，在上述一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法中，步骤D中自制粘结剂的工艺流程：将一定量的75％的磷酸与水进行稀释，稀释到磷酸含量为70％，取一定量稀释好的70％磷酸加热，然后按照反应物Al(OH)3与H3PO4浓度的比值应为2:3，确定Al(OH)3粉末的量，将称量好的Al(OH)3粉末缓慢加入到70％的磷酸溶液中并持续搅拌和加热。再将粉末与粘结剂按1：1.4比例混合，并搅拌均匀采用涂敷的方式在基体上制备出涂层。优选的，在上述一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法中，步骤D中涂层厚度为0.4～0.7mm。优选的，在上述一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法中，步骤E中所述阶段式加热工艺为：室温x1h，温度100℃x2h，温度250℃x2h，温度300℃x2.5h。本专利技术的有益效果为：本专利技术制备的石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层具有优异的结合性能，耐高温性，耐磨性等，可以使用在工程设备表面，提高工程设备在重载等苛刻条件下的服役寿命。而且制备简便，原料易得，值得推广到除了重载的工程设备外，其他需要材料具备耐磨耐腐蚀的领域。具体实施方式实施例一按照1％质量百分比称取适量的石墨烯；在无水乙醇中超声分散60min；将分散后的粉末加入陶瓷骨料与固化剂内充分混合；所述陶瓷涂层粉末各含量为：50％Al，30％O，0.8％C，9％Zn，10.2％Cr；对基体表面进行去油清洗；然后进行涂敷；将获得的涂层进行阶段式固化处理：室温x1h，温度100℃x2h，温度250℃x2h，温度300℃x2.5h。即得到厚度为0.5mm石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层。实施例二按照1％质量百分比称取适量的石墨烯；在无水乙醇中超声分散60min；将分散后的粉末加入陶瓷骨料与固化剂内充分混合；所述陶瓷涂层粉末各含量为为：49.2％Al，30.5％O，1.0％C，9.2％Zn，10.1％Cr；对基体表面进行去油清洗；然后进行涂敷；将获得的涂层进行阶段式固化处理：室温x1h，温度100℃x2h，温度250℃x2h，温度300℃x2.5h。即得到厚度为0.5mm石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层。实施例三按照1.2％质量百分比称取适量的石墨烯；在无水乙醇中超声分散60min；将分散后的粉末加入陶瓷骨料与固化剂内充分混合；所述陶瓷涂层粉末各含量为为：48.5％Al，30.7％O，1.2％C，9.4％Zn，10.2％Cr；对基体表面进行去油清洗；然后进行涂敷；将获得的涂层进行阶段式固化处理：室温x1h，温度100℃x2h，温度250℃x2h，温度300℃x2.5h。即得到厚度为0.8mm石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层。表1渗碳件与涂层的磨损量，从表1中可得，本专利技术所制备的涂层相比渗碳件具有优异的耐磨损性能。其最小耐磨率为渗碳件的1/16左右，耐磨损性能较渗碳件提高了16倍左右。实例磨损率/(10-4mm3/Nm)渗碳件9.6500实例一2.1005实例二1.4370实例三0.5845对于本领域技术人员而言，显然本专利技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本专利技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本专利技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本专利技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本专利技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：A.称取适量的石墨烯；B.将称量好的石墨烯进行超声分散；C.将步骤B中超声分散后的石墨烯、陶瓷骨料与固化剂充分混合；D.选用步骤C中的粉末与自制的粘结剂按1：1.4比例混合，并搅拌均匀采用涂敷的方式在基体上制备出石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层；E.将步骤D中涂层进行阶段式加热固化处理。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：A.称取适量的石墨烯；B.将称量好的石墨烯进行超声分散；C.将步骤B中超声分散后的石墨烯、陶瓷骨料与固化剂充分混合；D.选用步骤C中的粉末与自制的粘结剂按1：1.4比例混合，并搅拌均匀采用涂敷的方式在基体上制备出石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层；E.将步骤D中涂层进行阶段式加热固化处理。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤A中石墨烯质量百分比为0.7～1.5％。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法，其特征在于：步骤B中所述分散是在无水乙醇中进行。4.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法，其特征在于：步骤C中所述陶瓷骨料粉末粒度在10～20微米，固化剂粉末粒度在50～70微米；所述陶瓷涂层粉末各含量为：50％～55％Al，30％～35％O，0.5％～1.2％C，9％～15％Zn，10％～14.5％Cr。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯增强耐磨损易固化氧化铝陶瓷涂层及其制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永武，徐晓燕，卞达，秦卢梦，郭永信，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32