一种铁氧体导电陶瓷涂层及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁氧体导电陶瓷涂层及制备方法，属于表面工程领域。所述的铁氧体导电陶瓷涂层为复合涂层，由粘结层和陶瓷层组成，粘结层是金属材料或合金材料，陶瓷层是分子式为MeFe2O4的铁氧体陶瓷材料。通过等离子喷涂工艺先将粘结层粉末喷涂至待喷涂金属基体表面，形成粘结层；再将铁氧体陶瓷粉末喷涂至粘结层表面，形成陶瓷层。所述铁氧体导电陶瓷涂层具有良好的耐腐蚀性能、导电性能与热喷涂适应性；所述制备方法工艺简单，成本低廉，重复性强，可以应用于不同形状或不同大小的金属基体表面，特别是在制备大面积实际应用的耐腐蚀导电陶瓷涂层时突显出其优越性，适宜工业推广。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，属于表面工程领域。所述的铁氧体导电陶瓷涂层为复合涂层，由粘结层和陶瓷层组成，粘结层是金属材料或合金材料，陶瓷层是分子式为MeFe2O4的铁氧体陶瓷材料。通过等离子喷涂工艺先将粘结层粉末喷涂至待喷涂金属基体表面，形成粘结层；再将铁氧体陶瓷粉末喷涂至粘结层表面，形成陶瓷层。所述铁氧体导电陶瓷涂层具有良好的耐腐蚀性能、导电性能与热喷涂适应性；所述制备方法工艺简单，成本低廉，重复性强，可以应用于不同形状或不同大小的金属基体表面，特别是在制备大面积实际应用的耐腐蚀导电陶瓷涂层时突显出其优越性，适宜工业推广。【专利说明】
本专利技术涉及，属于表面工程领域。
技术介绍
接地网是发电厂、变电站、通信站中确保工作接地、防雷接地、保护接地的必要设施。由于土壤具有一定的腐蚀作用，接地极材料往往因保护不当而受到腐蚀。随着特高电压直流输电技术的快速发展，常规接地极材料如碳钢、高铬铸铁等存在一定的缺陷，碳钢腐蚀过快，高铬铸铁在高溢流密度下腐蚀速率急剧增大等不足将更加突出，直接威胁直流输电工程的运行安全与可靠性。直流接地极开挖检修维护困难，费用高，这对接地极材料的导电性能与防腐蚀性能提出了更高的要求。铁氧体材料具有尖晶石结构，其耐腐蚀性优于高铬铸铁类电极，部分铁氧体材料具有较高的电导率，并且主要成分为Fe2O3,制备与使用过程中不会产生二次污染危害环境，是新一代的环保抗腐蚀电极材料。目前制备铁氧体接地极产品的方法主要为烧结法和铸造法。烧结法工艺简单，但生产周期长，易存在反应不完全等问题，在制备大尺寸产品时，干燥及烧结过程中易 产生坯体开裂或变形，故难以实现大尺寸产品的制备；铸造法具有生产成本低、周期短的优点，适于制备形状简单、体积较大的电极产品，但是由于金属氧化物和单纯的金属粉末在性质上有很大的差异，同时铁氧体材料的可铸造性差，需采用特别的铸造技术和严格的气氛控制工艺，降低了此制备方法的实用性和可操作性。热喷涂技术为铁氧体的制备提供了新的思路。在常规碳钢接地极表面涂覆铁氧体涂层，借助涂层防护技术在保证良好导电性能的前提下，提高接地极本体的耐腐蚀性能，具有良好的发展前景。伊泰等人申请的美国专利US3850701指出用化学法沉积的铁氧体涂层的最大厚度仅有0.02mm，不能满足接地极本体对使用寿命的要求，并未制备出切实可用的铁氧体导电陶瓷涂层。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种铁氧体导电陶瓷涂层，所述铁氧体导电陶瓷涂层材料具有良好的耐腐蚀性能与导电性能。目的之二在于提供一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，它是一种大气等离子喷涂方法，将粉末喷涂在金属基体上，形成一种具有低孔隙率、较高结合强度、良好的耐腐蚀性能与导电性能的铁氧体导电陶瓷涂层。本专利技术的目的由以下技术方案实现:一种铁氧体导电陶瓷涂层，所述的铁氧体导电陶瓷涂层为复合涂层，由涂覆在金属基体之上的粘结层与涂覆在粘结层之上的陶瓷层组成，所述粘结层是金属材料或合金材料，所述陶瓷层是分子式为MeFe2O4的铁氧体陶瓷材料；其中，本专利技术所述粘结层材料优选Al，Zn，Co和Cu中的一种或Al基合金，Zn基合金，Co基合金，Cu基合金和Ni基合金中的一种；所述MeFe2O4中Me优选Mn2+，Zn2+，Cu2+，Ni2+, Mg2+, Co2+或 Li+Q.5Fe3+0.5 ；一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，所述方法步骤如下:(I)对待喷涂金属基体表面进行清洗、喷砂处理；(2)分别将粘结层粉末和铁氧体陶瓷粉末进行烘干处理，并将烘干后的两种粉末分别装入送粉器中，其中，烘干处理温度为80~200°C ；(3)将待喷涂金属基体固定在等离子喷涂设备的工作台上，并采用压缩空气进一步清理待喷涂金属基体表面；(4)对待喷涂金属基体表面进行预热后，用等离子喷枪先将粘结层粉末均匀喷涂至待喷涂金属基体表面，形成粘结层，粘结层的厚度为0.1~0.2mm ;再将铁氧体陶瓷粉末均匀喷涂至粘结层表面，形成陶瓷层，陶瓷层厚度为0.1~0.3mm ;其中，喷涂过程中采用内送粉方式进行送粉，等离子喷涂工艺参数见表1，等离子喷涂过程中采用压缩空气冷却待喷涂金属基体；表1【权利要求】1.一种铁氧体导电陶瓷涂层，其特征在于:所述的铁氧体导电陶瓷涂层为复合涂层，由涂覆在金属基体之上的粘结层与涂覆在粘结层之上的陶瓷层组成，所述粘结层是金属材料或合金材料，所述陶瓷层是分子式为MeFe2O4的铁氧体陶瓷材料，其中，Me是Mn2+，Zn2+，Cu2+，Ni2+，Mg2+，Co2+ 和 Li+a5Fe3+a5 中的一种。2.根据权利要求1所述的一种铁氧体导电陶瓷涂层，其特征在于:所述粘结层材料为Al，Zn，Co和Cu中的一种或Al基合金，Zn基合金，Co基合金，Cu基合金和Ni基合金中的一种。3.—种如权利要求1或2所述的铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，其特征在于:所述方法步骤如下: (1)对待喷涂金属基体表面进行清洗、喷砂处理； (2)分别将粘结层粉末和铁氧体陶瓷粉末进行烘干处理，并将烘干后的两种粉末分别装入送粉器中，其中，烘干处理温度为80~200°C ； (3)将待喷涂金属基体固定在等离子喷涂设备的工作台上，并采用压缩空气进一步清理待喷涂金属基体表面； (4)对待喷涂金属基体表面进行预热后，用等离子喷枪先将粘结层粉末均匀喷涂至待喷涂金属基体表面，形成粘结层，粘结层的厚度为0.1~0.2mm ;再将铁氧体陶瓷粉末均匀喷涂至粘结层表面，形成陶瓷层，陶瓷层厚度为0.1~0.3mm ;粘结层和陶瓷层共同构成了所述的铁氧体导电陶瓷涂层； 其中，喷涂过程中采用内送粉方式进行送粉，等离子喷涂工艺参数见表1，等离子喷涂过程中采用压缩空气冷却待喷涂金属基体。 表1 4.根据权利要求3所述的一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，其特征在于:步骤(1)采用分析纯的丙酮对待喷涂金属基体表面进行清洗；采用30~80目的白刚玉砂进行喷砂。5.根据权利要求3所述的一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，其特征在于:步骤(2)所述粘结层粉末和铁氧体陶瓷粉末粒径范围均为20~100 μ m ;送粉器为刮板式送粉器。6.根据权利要求3所述的一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，其特征在于:步骤(4)所述等离子喷涂的主气和载气均为Ar气,辅气为He气。【文档编号】C23C4/10GK104018111SQ201410209068【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日 【专利技术者】柳彦博, 马壮, 王皓, 王斌 申请人:北京理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁氧体导电陶瓷涂层，其特征在于：所述的铁氧体导电陶瓷涂层为复合涂层，由涂覆在金属基体之上的粘结层与涂覆在粘结层之上的陶瓷层组成，所述粘结层是金属材料或合金材料，所述陶瓷层是分子式为MeFe2O4的铁氧体陶瓷材料，其中，Me是Mn2+，Zn2+，Cu2+，Ni2+，Mg2+，Co2+和Li+0.5Fe3+0.5中的一种。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柳彦博，马壮，王皓，王斌，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11