一种水泥基体陶瓷喷涂方法技术

本发明专利技术属于建筑基体涂层处理技术领域，具体涉及一种建筑中的水泥基体陶瓷喷涂方法。本发明专利技术包括，(1.1)制备水泥基体；(1.2)对水泥基体进行喷砂或磨砂预处理；(1.3)制备氧化铝原料粉末；(1.4)加热氧化铝纳米烧结粉末至熔融状态；(1.5)喷涂氧化铝纳米液体材料。传统的喷涂技术均是将纳米颗粒直接放入喷枪中加热喷涂，由于加热过程较短，颗粒的熔融过程会有部分颗粒没有完全融化，被喷涂在基体上，结合效果并不能够满足足够的强度需求和粘连度需求。而本发明专利技术在喷枪投料前将烧结粉末融化成熔融状态，避免了这种缺陷，使陶瓷涂层的强度、硬度、韧性等综合参数明显好于普通喷涂技术的效果。

A Ceramic Spraying Method for Cement Matrix

The invention belongs to the technical field of coating treatment of building matrix, in particular to a cement matrix ceramic spraying method in building. The invention comprises: (1.1) preparation of cement matrix; (1.2) sand blasting or grinding pretreatment of cement matrix; (1.3) preparation of alumina raw material powder; (1.4) heating alumina nano-sintered powder to melting state; (1.5) spraying alumina nano-liquid material. The traditional spraying technology is to put nanoparticles directly into the spray gun for heating spraying. Because of the short heating process, some particles will not melt completely in the melting process, and will be sprayed on the substrate. The combination effect can not meet the requirements of strength and adhesion. The invention melts sintered powder into a melting state before spraying gun feeding, avoids this defect, and makes the comprehensive parameters of strength, hardness and toughness of ceramic coating obviously better than the effect of common spraying technology.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥基体陶瓷喷涂方法
本专利技术属于建筑基体涂层处理
，具体涉及一种建筑中的水泥基体陶瓷喷涂方法。
技术介绍
墙体保温封闭装饰节能技术20世纪40年代起源于欧洲，首先在德国和瑞典开始应用。因为二战时德国有大量建筑物受到破坏，为了修补外墙裂缝人们在建筑物外墙粘贴一层聚苯乙烯或岩棉板来修补裂缝。不久以后人们发现这种做法不但能遮蔽裂缝还有很多其他的优点：保温、隔音、防潮性能大幅提高，而且居住舒适度也大为提高。美国采用外墙保温节能技术的时间较短，是在20世纪60年代后期才开始使用。墙体保温封闭装饰的节能技术真正得到快速发展是在1973年世界能源危机以后，由于能源短缺，同时得到了欧美各国政府的大力推动，外墙外保温技术的市场容量以每年15％的速度迅速增长。由于欧美严格的立法要求，目前欧美同纬度的新建建筑的节能效率大约是我国的2倍～3倍。我国墙体保温封闭装饰的节能技术起步于20世纪80年代，受当时条件限制，主要在外墙内保温方面做了一些应用，一开始主要应用于我国北方较寒冷地区，经过实践，外墙内保温技术在北方寒冷并采用供热采暖地区的缺陷日益显露，由于室内外温差过大易形成冷凝水等问题。近十年来我国在学习和引进国外先进技术的基础上，外墙外保温技术逐渐地发展起来，外墙保温技术的发展目前基本与世界保持同步。国家规划把节能减排作为工作重点之一，作为其中重要组成部分的建筑节能必将推动墙体保温封闭装饰行业的更加蓬勃发展。但是，近年来，与建筑墙体保温封闭装饰系统有关的火灾频繁发生，使建筑墙体保温封闭装饰系统的防火安全性存在的隐患表露无遗。随着全球制造业二次革命的跨越式发展，各种生产、加工设备、组装式零部件等装置对表面耐磨、耐滑、耐剐蹭的性能要求越来越高。显然，如果建筑整体若采用的墙体整体均使用性能优异的材料，来提高表面性能，不仅会极大提高生产成本，而且也不利于节约能源和原材料等环保性因素，这显然是不科学也不具有现实意义的，因此研究材料的表面性能成为在生产和科研方面均具有重大意义的研究方向。在种类众多的表面处理加工工程技术中，热喷涂是比较常见并且性价比较高的改变材料本身表面性能的技术手段之一，如今热喷涂镀膜的技术方法在电子器件产品、航空航天工业、能源化工装备、机械工程加工、生活产品改良、交通运输产品制造等几乎所有的国民经济生产产业中都得到了广泛的应用，并且在高新
取得重要地位。热喷涂是指采用不同的加热喷涂方法，对材料表面进行改性镀膜喷涂加工，使得材料的表面具有耐磨、耐腐蚀、耐氧化、或者导电以及绝缘等性能的加工方法。热喷涂技术还可以对表面损坏的材料进行修复以及再制造，从而得到各工业制造部门的重视。上述热喷涂技术按照技术手段分类主要包括：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂、超音速喷涂、爆炸喷涂等方式，以上方式在本领域均具有较广泛的应用。其中，等离子弧喷涂是采用高温等离子弧热源，以粉末为喷涂材料的一种喷涂方法。高温等离子弧主要由直流电弧和高频感应电弧产生，市场上大多是以直流电弧产生的高温等离子弧作为热源，以氩气、氢气等作为喷涂的工作气体，喷涂用的粉末状金属或陶瓷材料则是由气体或液体将其送入高温高速的等离子弧射流中，粉末在等离子弧热源中进行加热和加速。加热使原材料形成熔化或半熔化状态，加速使材料能够极速喷射至工件表面，从而迅速铺展、凝固在基材表面，一片覆盖一片、一层覆盖一层形成层片状堆积结构的涂层，如图1所示。等离子弧喷涂方法的稳定性很好，而且在喷涂成型过程中可以通过控制喷涂方法的各项参数，从而得到高质量的喷涂涂层。在涂层制备的过程中，在等离子弧射流中的粒子飞行速度高，在与基体发生撞击后，熔化或者半熔化的颗粒会发生严重的变形，与此同时基体也会受到较大的撞击力，撞击后的颗粒则会均匀的铺展在基体上形成涂层。涂层与基体之间的结合强度取决于涂层的致密度，涂层的强度随着涂层与基体中间的结合力的增加而增强。高质量的涂层通常是通过调节工艺参数，降低涂层中的氧化物夹杂含量而获得。另外涂层的厚度可以通过调节喷涂时间从而有效地控制，经磨削后涂层的表面也可平整光滑。相较于其他的喷涂技术，在采用等离子弧对零件进行喷涂时，高温的等离子弧射流对零件表面的影响较小，对基体的二次加热的影响较小，基体组织不会受热产生改变。等离子弧喷涂技术采用的热源为等离子弧射流，比其他喷涂技术采用的热源温度要高，能够使喷涂材料产生熔化、部分熔化的状态，从而制备更多种类的涂层，此外等离子弧喷涂设备轻巧灵活，易于生产作业，且在大量连续生产时，制备涂层的沉积效率高、噪音小。然而，喷涂原料的粉末的粒度是等离子弧喷涂的涂层水平的一项很重要的影响因素，当粉末粒子的粒径过小，粉末在传送过程中，易于堵塞喷涂管道，使得喷涂难以进行，当粉末的粒径过大时，粉末在射流中受热不彻底，不能完全溶化，涂层的质量较差。而在众多的等离子弧陶瓷喷涂材料中，由于氧化铝陶瓷原料的自然资源丰富、生产成本低廉，且其硬度偏高，摩擦系数偏小，化学稳定性较同类材料更优，具有良好的耐磨损和绝缘性能，能够使建筑基体的使用寿命得到有效延长，广受国内外研究者的青睐。采用大气等离子弧喷涂技术制备氧化铝陶瓷涂层，厚度可从数十微米至几毫米，因其优异的耐磨、耐腐蚀和绝缘的性能，能够显著提高产品的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种成本低、耐磨性能好、隔热、防潮防霉的水泥基体陶瓷喷涂方法。一种水泥基体陶瓷喷涂方法，包括步骤如下：(1.1)制备水泥基体：根据水泥基体模型或设计架设水泥基体；(1.2)对水泥基体进行喷砂或磨砂预处理；(1.3)制备氧化铝原料粉末：(1.3.1)将氧化铝粉末通过去离子水作为分散剂，将氧化铝粉末制成氧化铝浆；(1.3.2)使用超声波振动将氧化铝粉在去离子水中均匀分散开；(1.3.3)在氧化铝浆中加入粘结剂溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时，使氧化铝纳米颗粒和粘结剂均匀混合；(1.3.4)将混合均匀的氧化铝浆放入干燥箱中进行干燥，使氧化铝浆凝固，然后将块状的氧化铝粉末进行粉碎、过筛，形成微米尺寸的氧化铝纳米颗粒；(1.3.5)对氧化铝纳米颗粒进行高温烧结，烧结温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝纳米烧结粉末；(1.4)加热氧化铝纳米烧结粉末至熔融状态；使用电加热装置将氧化铝纳米烧结粉末加热至液体熔融状态；(1.5)喷涂氧化铝纳米液体材料：(1.5.1)将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；(1.5.2)使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝材料，将氧化铝材料吹出喷枪，喷射至水泥基体上；(1.5.3)冷却涂层使氧化铝纳米液体材料形成氧化铝液态陶瓷涂层。所述的加热氧化铝纳米烧结粉末至熔融状态指使用电加热装置将氧化铝纳米烧结粉末加热至液体熔融状态。所述的喷砂处理是指：利用压缩空气，在喷砂机中将砂粒打至水泥基体表面，压缩空气的压力为0.7MPa；在采用喷砂对水泥基体表面处理时，将喷枪嘴与水泥基体形成45度角，并且从水泥基体的一端到另一端匀速移动，经过喷砂处理后使用压缩空气对水泥基体表面进行清理，水泥基体在喷砂处理后要立即进行等离子弧喷涂。所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥基体陶瓷喷涂方法，其特征在于，包括步骤如下：(1.1)制备水泥基体：根据水泥基体模型或设计架设水泥基体；(1.2)对水泥基体进行喷砂或磨砂预处理；(1.3)制备氧化铝原料粉末：(1.3.1)将氧化铝粉末通过去离子水作为分散剂，将氧化铝粉末制成氧化铝浆；(1.3.2)使用超声波振动将氧化铝粉在去离子水中均匀分散开；(1.3.3)在氧化铝浆中加入粘结剂溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时以上，使氧化铝纳米颗粒和粘结剂均匀混合；(1.3.4)将混合均匀的氧化铝浆使用喷雾干燥的方式进行干燥；使氧化铝浆凝固成球形颗粒，然后过筛，形成微米尺寸的氧化铝纳米颗粒；(1.3.5)对氧化铝纳米颗粒进行高温煅烧，煅烧温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝纳米煅烧粉末；(1.4)加热氧化铝纳米煅烧粉末至熔融状态形成氧化锆纳米液体材料；将氧化铝纳米粉末和分散剂混合，配成浆料，注入电加热器，高温熔融；(1.5)采用等离子弧喷涂或热喷涂方式喷涂氧化铝纳米液体材料，所述的等离子弧喷涂方式为：(1.5.1)将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；(1.5.2)使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝材料，将氧化铝材料吹出喷枪，喷射至水泥基体上；(1.5.3)冷却涂层使氧化铝纳米液体材料形成氧化铝液态陶瓷涂层；所述的热喷涂方式为：(1.5.4)将基体进行预加热；(1.5.5)根据基体材质，将氧化铝纳米液体材料对表面进行预喷涂，防止基体材质氧化；喷涂的氧—乙炔火焰采用中性焰或弱碳化焰；(1.5.6)设定氧气—乙炔压力，确认喷枪的角度，距离和移动速度，按照固定量输送氧化铝纳米液体材料，对基体进行喷涂，冷却形成氧化铝液态陶瓷涂层。...

【技术特征摘要】
1.一种水泥基体陶瓷喷涂方法，其特征在于，包括步骤如下：(1.1)制备水泥基体：根据水泥基体模型或设计架设水泥基体；(1.2)对水泥基体进行喷砂或磨砂预处理；(1.3)制备氧化铝原料粉末：(1.3.1)将氧化铝粉末通过去离子水作为分散剂，将氧化铝粉末制成氧化铝浆；(1.3.2)使用超声波振动将氧化铝粉在去离子水中均匀分散开；(1.3.3)在氧化铝浆中加入粘结剂溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时以上，使氧化铝纳米颗粒和粘结剂均匀混合；(1.3.4)将混合均匀的氧化铝浆使用喷雾干燥的方式进行干燥；使氧化铝浆凝固成球形颗粒，然后过筛，形成微米尺寸的氧化铝纳米颗粒；(1.3.5)对氧化铝纳米颗粒进行高温煅烧，煅烧温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝纳米煅烧粉末；(1.4)加热氧化铝纳米煅烧粉末至熔融状态形成氧化锆纳米液体材料；将氧化铝纳米粉末和分散剂混合，配成浆料，注入电加热器，高温熔融；(1.5)采用等离子弧喷涂或热喷涂方式喷涂氧化铝纳米液体材料，所述的等离子弧喷涂方式为：(1.5.1)将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；(1.5.2)使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝材料，将氧化铝材料吹出喷枪，喷射至水泥基体上；(1.5.3)冷却涂层使氧化铝纳米液体材料形成氧化铝液态陶瓷涂层；所述的热喷涂方式为：(1.5.4)将基体进行预加热；(1.5.5)根据基体材质，将氧化铝纳米液体材料对表面进行预喷涂，防止基体材质氧化；喷涂的氧—乙炔火焰采用中性焰或弱碳化焰；(1.5.6)设定氧气—乙炔压力，确认喷枪的角度，距离和移动速度，按照固定量输送氧化铝纳米液体材料，对基体进行喷涂，冷却形成氧化铝液态陶瓷涂层。2.根据权利要求1所述的一种水泥基体陶瓷喷涂方法，其特征在于：所述的加热氧化铝纳米煅烧粉末至熔融状态指使用电加热装置将氧化铝纳米煅烧粉末加热至液体熔融状态。3.根据权利要求1所述的一种水泥基体陶瓷喷涂方法，其特征在于：所述的喷砂处理是指：利用压缩空气，在喷砂机中将不同材质的砂粒打至水泥基体表面，砂粒包括玻璃砂、钢砂、氧化铝或氧化锆陶瓷砂，压缩空气的压力为0.7MPa-2.0MPa；在采用喷砂对水泥基体表面处理时，将喷枪嘴与水泥基体表面形成30-90度角，并且从水泥基体的一端到另一端匀速移动，经过喷砂处理后使用压缩空气对水泥基体表面进行清理，水泥基体在喷砂处理后要立即进行等离子弧喷涂。4.根据权利要求1所述的一种水泥基体陶瓷喷涂方法，其特征在于：所述的射流与水泥基体表面应互相垂直。5.根据权利要求1所述的一种水泥基体陶瓷喷涂方法，其特征在于，所述步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：取定量的尿素和硝酸锆溶于去离子水中配制成硝酸锆混合液；将质量分数1份的Span-80加到盛有10份二甲苯的容器中，加入Span-80的过程中用电动搅拌器对容器中的二甲苯混合液进行搅拌，待容器中的二甲苯混合液变均匀时，向容器中加入1份已配制好的硝酸锆混合液，乳化半个小时后得到白色乳浊液，将乳浊液倒入反应釜中，并将反应釜密封后放入120摄氏度的烘箱中进行反应，反应15个小时后取出反应釜待其冷却至室温后打开反应釜取样得到白色晶体；白色晶体经过滤、洗涤后得到白色粉末，反应如下：CO(NH2)2+4H20→2NH3·H2O+H2CO3；H2CO3→2H++CO32-；NH3·H2O→NH4++OH-；2OH-+CO32-+Zr4+→Zr(OH)2CO3↓；将白色粉末放入真空干燥箱中干燥24h，得到氧化锆原料粉末的前驱体；将得到的前驱体粉末放入马弗炉中，在500摄氏度下煅烧3小时后得到氧化锆原料粉末。6.根据权利要求1所述的一种水泥基体陶瓷喷涂方法，其特征在于，所述的步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，所述的氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：称取八水合氯氧化锆粉末，将八水合氯氧化锆粉末溶解于去离子水中，得到锆浓度为0.1mol/L的澄清液中；将质量分数为26-27％的氨水稀释成浓度为1mol/L的NH3·H2O溶液，向上述氯氧化锆的澄清液中缓慢滴加稀释后的NH3·H2O溶液后形成悬浊液，确定悬浊液的PH值为8.5；用离心机分离悬浊液，获得Zr(OH)4水合物沉淀，随后用去离子水清洗沉淀，然后再次进行离心分离，此过程重复5-6次，直到氯离子和铵离子完全被去除；将质量分数为66-67％的硝酸稀释成浓度为2mol/L的HNO3溶液；向沉淀中加入稀释后的HNO3和质量分数为30％的双氧水，形成白...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，
申请(专利权)人：陈涛，
类型：发明
国别省市：上海,31