一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法，属于绝缘涂层技术领域。本发明专利技术以硼酸，尿素为原料，制备纳米片状氮化硼，再将其与氢氧化铝、氧化镁、硅溶胶、纳米二氧化钛配制绝缘涂料，并采用乙二醇降低涂布液的表面张力，可有效消除表面涂敷条纹，使得绝缘涂层表面致密光亮，不含有毒铬元素，同时具有良好的电绝缘性、附着性和冲片性以及较高的叠片系数，可加工性能较好，改善精度和可靠性；本发明专利技术复合陶瓷绝缘涂层表面的绝缘电阻高，还可以对基体产生张应力，细化磁畴从而降低铁损，且绝缘涂层与基体结合良好，可以有效提高取向硅钢绝缘涂层的绝缘性，减小腐蚀电流密度，从动力学上降低了腐蚀速率，提高取向硅钢的耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法
本专利技术涉及一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法，属于绝缘涂层

技术介绍
滚动轴承是机械装备中重要的核心基础件，其性能优劣直接影响着重大装备与主机的质量、性能及可靠性，常常被誉为机械装备中的心脏零部件。电蚀是轴承常见的损伤形式之一，当电流流过轴承时，会对轴承造成损伤，大大缩减轴承寿命，会造成轴承在短短几天，甚至几小时内失效。对于轴承电蚀问题，现今解决的主要措施为抑制轴电压、短路轴承并引导电流流向其外部或者切断电流路径且阻碍其流过轴承，其中对轴承电流路径切断是处理该问题的常用办法，即在轴承外套圈及相连的轴承座之间或者转轴与内套圈之间加以绝缘保护。根据上述方法实施，可以直接对轴承内、外圈及滚动体绝缘（绝缘轴承），也可以对转轴或者轴承座进行绝缘。相比较三种不同绝缘办法，使用绝缘轴承不仅成本较低，而且其安装使用简单方便，可靠性更高。目前，国际上电机用绝缘轴承主要分为三种，即混合陶瓷绝缘轴承、树脂覆膜绝缘轴承、陶瓷喷涂绝缘轴承。研发高质量的陶瓷绝缘轴承，其关键是要制备出一种高性能的陶瓷绝缘涂层。陶瓷绝缘涂层常采用等离子喷涂工艺方法制备。等离子喷涂属于热喷涂的一种，其原理是利用等离子体射流为热源，将金属或陶瓷粉末等难熔融材料加热至熔融状态，然后使喷涂熔滴以高速碰撞已粗化的基体表面，并在其上依次经过变形、铺展、沉积过程，最终形成具有特定功能用途的涂层。在市场见诸的由烧结工艺所得到的全陶瓷绝缘轴承虽然能够避免电蚀，但是由于烧结陶瓷的机械性能以及可加工性能较差，使精度和可靠性俱受制约。此外，在陶瓷轴承的制造过程中，成品合格率较低，而且全陶瓷轴承的制造所消耗的能源较大，与目前全社会崇尚的节能精神相悖。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对现有陶瓷绝缘轴承机械性能以及可加工性能较差，使精度和可靠性受制约的问题，提供了一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）取硼酸加入去离子水中，在50～60℃下搅拌溶解，再加入尿素，在60～65℃下搅拌均匀后在50～60℃下蒸发至干，得复合料；（2）将复合料煅烧后依次用酸洗和醇洗，并在55～60℃下干燥，得纳米片状氮化硼；（3）取磷酸加入去离子水中搅拌加热至50～60℃，再加入氢氧化铝，继续搅拌10～20min，冷却至40～50℃后加入氧化镁、纳米片状氮化硼、硅溶胶、纳米二氧化钛，持续搅拌20～30min后加入乙二醇，保温搅拌10～20min，得涂布液；（4）将轴承外圈装入清洗装置中去除表面油污后用喷砂装置对轴承外圈表面进行喷砂处理，使表面形成粗糙面，得待喷涂的外圈；（5）将待喷涂的外圈表面涂覆涂布液，涂覆完毕后烘烤烧结，冷却至室温后磨削加工，得复合陶瓷绝缘涂层。步骤（1）所述复合料中硼酸与尿素的质量比为1：2～1：4。步骤（2）所述煅烧过程为在氮气氛围下加热至900～950℃煅烧5～6h。步骤（3）所述涂布液中各物料重量份为15～25份磷酸，50～100份去离子水，5～10份氢氧化铝，5～10份氢氧化铝，10～15份氧化镁，1～2份纳米片状氮化硼，3～5份硅溶胶，3～5份纳米二氧化钛，20～30份乙二醇。步骤（4）所用的喷砂材料为20#白刚玉砂。步骤（5）所述涂布量为为4～5g/m2。步骤（5）所述烘烤烧结过程为在氮气氛围下以800～900℃烘烤烧结3～5min。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术通过设计一种绝缘涂料，以硼酸，尿素为原料，制备纳米片状氮化硼，再将其与氢氧化铝、氧化镁、硅溶胶、纳米二氧化钛配制绝缘涂料，并采用乙二醇降低涂布液的表面张力，有利于涂敷时涂布液的流平，可有效消除表面涂敷条纹，使得绝缘涂层表面致密光亮，不含有毒铬元素，可明显改善涂料的耐吸湿性、耐蚀和耐烧结性，同时具有良好的电绝缘性、附着性和冲片性以及较高的叠片系数，可加工性能较好，改善精度和可靠性；（2）本专利技术复合陶瓷绝缘涂层表面的绝缘电阻高，还可以对基体产生张应力，细化磁畴从而降低铁损，且绝缘涂层与基体结合良好，可以有效提高取向硅钢绝缘涂层的绝缘性，减小腐蚀电流密度，从动力学上降低了腐蚀速率，提高取向硅钢的耐腐蚀性。具体实施方式取30～50g硼酸加入300～500mL去离子水中，在50～60℃下以300～400r/min搅拌至硼酸完全溶解，再加入100～120g尿素，在60～65℃下继续搅拌30～40min，搅拌均匀后装入干燥箱中，在50～60℃下蒸发至干，得复合料，将复合料置于马弗炉中，在氮气氛围下加热至900～950℃煅烧5～6h，冷却至室温后用质量分数为1%盐酸清洗煅烧产物2～3次，再用无水乙醇洗涤煅烧产物2～3次，洗涤完毕后转入干燥箱中，在55～60℃下干燥至恒重，得纳米片状氮化硼，取15～25g磷酸，加入50～100mL去离子水中，以300～400r/min搅拌加热至50～60℃，再加入5～10g氢氧化铝，继续搅拌10～20min，冷却至40～50℃后加入10～15g氧化镁，1～2g纳米片状氮化硼，3～5g硅溶胶，3～5g纳米二氧化钛，持续搅拌20～30min后加入20～30g乙二醇，保温搅拌10～20min，得涂布液，将轴承外圈装入清洗装置中去除表面油污后用喷砂装置对轴承外圈表面进行喷砂处理，使表面形成粗糙面，得待喷涂的外圈，将待喷涂的外圈装入涂层机中用涂布液涂布处理，控制涂布量为4～5g/m2，涂布完毕后置于涂层炉中，在氮气氛围下以800～900℃烘烤烧结3～5min，冷却至室温后磨削加工，得复合陶瓷绝缘涂层。实例1取30g硼酸加入300mL去离子水中，在50℃下以300r/min搅拌至硼酸完全溶解，再加入100g尿素，在60℃下继续搅拌30min，搅拌均匀后装入干燥箱中，在50℃下蒸发至干，得复合料，将复合料置于马弗炉中，在氮气氛围下加热至900℃煅烧5h，冷却至室温后用质量分数为1%盐酸清洗煅烧产物2次，再用无水乙醇洗涤煅烧产物2次，洗涤完毕后转入干燥箱中，在55℃下干燥至恒重，得纳米片状氮化硼，取15g磷酸，加入50mL去离子水中，以300r/min搅拌加热至50℃，再加入5g氢氧化铝，继续搅拌10min，冷却至40℃后加入10g氧化镁，1g纳米片状氮化硼，3g硅溶胶，3g纳米二氧化钛，持续搅拌20min后加入20g乙二醇，保温搅拌10min，得涂布液，将轴承外圈装入清洗装置中去除表面油污后用喷砂装置对轴承外圈表面进行喷砂处理，使表面形成粗糙面，得待喷涂的外圈，将待喷涂的外圈装入涂层机中用涂布液涂布处理，控制涂布量为4g/m2，涂布完毕后置于涂层炉中，在氮气氛围下以800℃烘烤烧结3min，冷却至室温后磨削加工，得复合陶瓷绝缘涂层。实例2取40g硼酸加入400mL去离子水中，在55℃下以350r/min搅拌至硼酸完全溶解，再加入110g尿素，在62℃下继续搅拌35min，搅拌均匀后装入干燥箱中，在55℃下蒸发至干，得复合料，将复合料置于马弗炉中，在氮气氛围下加热至920℃煅烧5h，冷却至室温后用质量分数为1%盐酸清洗煅烧产物2次，再用无水乙醇洗涤煅烧产物2次，洗涤完毕后转入干燥箱中，在58℃下干燥至恒重，得纳米片状氮化硼，取20g磷酸，加入80mL去离子水中，以350r/min搅拌加热至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）取硼酸加入去离子水中，在50～60℃下搅拌溶解，再加入尿素，在60～65℃下搅拌均匀后在50～60℃下蒸发至干，得复合料；（2）将复合料煅烧后依次用酸洗和醇洗，并在55～60℃下干燥，得纳米片状氮化硼；（3）取磷酸加入去离子水中搅拌加热至50～60℃，再加入氢氧化铝，继续搅拌10～20min，冷却至40～50℃后加入氧化镁、纳米片状氮化硼、硅溶胶、纳米二氧化钛，持续搅拌20～30min后加入乙二醇，保温搅拌10～20min，得涂布液；（4）将轴承外圈装入清洗装置中去除表面油污后用喷砂装置对轴承外圈表面进行喷砂处理，使表面形成粗糙面，得待喷涂的外圈；（5）将待喷涂的外圈表面涂覆涂布液，涂覆完毕后烘烤烧结，冷却至室温后磨削加工，得复合陶瓷绝缘涂层。

【技术特征摘要】
1.一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：（1）取硼酸加入去离子水中，在50～60℃下搅拌溶解，再加入尿素，在60～65℃下搅拌均匀后在50～60℃下蒸发至干，得复合料；（2）将复合料煅烧后依次用酸洗和醇洗，并在55～60℃下干燥，得纳米片状氮化硼；（3）取磷酸加入去离子水中搅拌加热至50～60℃，再加入氢氧化铝，继续搅拌10～20min，冷却至40～50℃后加入氧化镁、纳米片状氮化硼、硅溶胶、纳米二氧化钛，持续搅拌20～30min后加入乙二醇，保温搅拌10～20min，得涂布液；（4）将轴承外圈装入清洗装置中去除表面油污后用喷砂装置对轴承外圈表面进行喷砂处理，使表面形成粗糙面，得待喷涂的外圈；（5）将待喷涂的外圈表面涂覆涂布液，涂覆完毕后烘烤烧结，冷却至室温后磨削加工，得复合陶瓷绝缘涂层。2.如权利要求1所述的一种复合陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述复合料中硼酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘友玖，张桂芳，朱华，
申请(专利权)人：佛山陵朝新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44