一种钛酸钡原位涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛酸钡原位涂层的制备方法。这种钛酸钡涂层，是由包括如下制备步骤的方法制得：将钛基材料与钡源水合物进行熔融水合盐法反应，在钛基材料表面得到钛酸钡原位涂层。本发明专利技术的制备方法与传统方法相比，不仅绿色经济，工艺简便，且所得涂层致密均匀，与基体结合牢固，有望用于航空航天、石油化工、海洋工程以及医用医疗等领域。

A preparation method of in-situ barium titanate coating

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸钡原位涂层的制备方法
本专利技术属于材料表面改性
，特别是涉及一种钛酸钡原位涂层的制备方法。
技术介绍
钛酸钡(BaTiO3)具有优良的铁电性、介电性、热释电性以及压电性，在信息存储、介质放大、陶瓷电容器、换能器(水声、电声、超声)、滤波器、传感器等领域有着广泛的应用。目前制备钛酸钡涂层的方法有等离子体喷涂技术、火焰喷涂技术、超音速等离子体喷涂技术、静电喷涂技术、电泳沉积技术、微弧氧化技术、水热合成法等，但是这些方法，存在生产设备要求苛刻、能耗较高、涂层结构多不均匀、涂层结合强度低等不足。因此如何获得钛酸钡涂层，并且选择一种生产设备简单、制备工艺简单、工艺流程短的制备方法，获得与基体结合力好、不易脱落的涂层是本领域工作者亟待解决的问题。现有技术中，中国专利文献CN108079381A公开了一种医用钛合金表面生物压电复合涂层的制备方法，首先采用微弧氧化技术在钛合金基体表面原位生成内层致密、表层多孔的二氧化钛涂层，然后采用水热化学法使二氧化钛涂层原位反应生成钛酸钡涂层，最后填充极化后的涂层表面的孔洞，即在医用钛合金表面形成具有生物压电特性的复合涂层。该水热合成法的缺点是反应周期长，产率低，无法实现大规模大批次生成。熔融水合盐法是利用熔融水合盐为反应介质，实现复杂氧化物纳米功能材料的大量、环境友好制备的方法。CN101519191A公开了利用熔融水合盐法制备BaTiO3纳米颗粒，但目前尚未见报道利用该方法用于钛酸钡涂层的制备。
技术实现思路
为了克服现有技术制备钛酸钡涂层存在缺陷的问题，本专利技术的目的在于提供一种钛酸钡原位涂层的制备方法，这种涂层是通过熔融水合盐法在钛基材料表面原位制备得到。为了实现上述的目的，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术提供了一种钛酸钡原位涂层的制备方法，这种钛酸钡原位涂层的制备方法包括如下步骤：将钛基材料与钡源水合物进行熔融水合盐法反应，在钛基材料表面得到钛酸钡原位涂层。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，熔融水合盐法的反应条件如下：反应温度为120℃～220℃；反应时间为1h～24h；进一步优选的，反应的温度为150℃～200℃；反应的时间为3h～12h。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，熔融水合盐法反应是在反应釜中密封进行。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，钡源水合物和钛基材料的投料比为0.5g/cm2～5g/cm2；进一步优选的，钡源水合物和钛基材料的投料比为1.5g/cm2～4.5g/cm2。这里所指的钛基材料用量是以每平方厘米的钛基材料计。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，钡源水合物为氢氧化钡水合物。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，钡源水合物选自一水合氢氧化钡、八水合氢氧化钡中的一种或其组合物；进一步优选的，钡源水合物为八水合氢氧化钡。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，钛基材料选自纯钛或者钛合金；进一步优选的，钛基材料选自工业纯钛TA1、工业纯钛TA2、工业纯钛TA3、钛合金TA4、钛合金TA5、钛合金TA6、钛合金TA7、钛合金TA8、钛合金TC1、钛合金TC2、钛合金TC3、钛合金TC4、钛合金TC6、钛合金TC7、钛合金TC9、钛合金TC10、钛合金TC11、钛合金TB2、钛合金TB6中的任意一种；再进一步优选的，钛基材料选自工业纯钛TA2、钛合金TA7、钛合金TC4、钛合金TB6中的任意一种。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，钛基材料使用前经清洗处理。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，清洗处理钛基材料具体方法是：依次采用丙酮、乙醇和水超声清洗钛基材料，再干燥；进一步优选的，依次采用丙酮、乙醇和水超声清洗钛基材料至少重复3次；干燥的方式优选为吹干。优选的，这种钛酸钡原位涂层的制备方法中，熔融水合盐法反应后，还包括将形成钛酸钡原位涂层的钛基材料用水清洗，干燥的步骤；进一步优选的，用水清洗至少3遍；干燥优选为吹干。本专利技术还提供了一种钛酸钡涂层，这种钛酸钡涂层是由上述的制备方法制得，即在钛基材料表面形成的钛酸钡原位涂层。本专利技术的有益效果是：本专利技术的制备方法与传统方法相比，不仅绿色经济，工艺简便，且所得涂层致密均匀，与基体结合牢固，有望用于航空航天、石油化工、海洋工程以及医用医疗等领域。具体而言，本专利技术具有以下的优点：1、本专利技术直接以钛基材料作为钛源，不需要通过喷涂或微弧氧化等手段，预先在基底表面引入二氧化钛涂层。2、本专利技术采用熔融水合盐法，直接在钛基材料表面原位生成钛酸钡涂层，制备工艺简单，涂层厚度易于控制，适用于生产具有复杂形状的部件。3、本专利技术制备的钛酸钡涂层与基体结合牢固，化学稳定性高，涂层致密均匀。涂层由大量BaTiO3纳米颗粒组成，颗粒分布均匀，形态规则呈球形，粒径在20～400nm。4、本专利技术的制备方法能耗低，环境友好，反应后剩余的水合盐可回收利用。附图说明图1是实施例7未处理的钛合金TC4表面的扫描电镜图；图2是实施例7制备钛酸钡涂层后钛合金TC4表面的扫描电镜图；图3是实施例7制备钛酸钡涂层前和制备钛酸钡涂层后钛合金TC4表面的X射线能谱图。具体实施方式以下通过具体的实施例对本专利技术的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。实施例1本例钛酸钡原位涂层的制备方法如下：1)将工业纯钛TA2(表面积为2cm2)先后用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗3遍，每次15min，吹干；2)将清洗后的工业纯钛TA2置于聚四氟乙烯反应釜内，加入3.0g氢氧化钡八水合物，密封后，加热至150℃，保温6h，自然冷却至室温，取出工业纯钛TA2，用超纯水超声清洗3遍，每次15min，吹干，所得涂层由大量致密钛酸钡纳米颗粒组成，粒径为20-400nm。通过扫描电镜、X射线能谱对本例制成的涂层进行表征，证明在工业纯钛TA2表面得到的是钛酸钡原位涂层。实施例2本例钛酸钡原位涂层的制备方法如下：1)将工业纯钛TA2(表面积为2cm2)先后用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗3遍，每次15min，吹干；2)将清洗后的工业纯钛TA2置于聚四氟乙烯反应釜内，加入6.0g氢氧化钡八水合物，密封后，加热至180℃，保温8h，自然冷却至室温，取出工业纯钛TA2，用超纯水超声清洗3遍，每次15min，吹干，所得涂层由大量致密钛酸钡纳米颗粒组成，粒径为20-400nm。通过扫描电镜、X射线能谱对本例制成的涂层进行表征，证明在工业纯钛TA2表面得到的是钛酸钡原位涂层。实施例3本例钛酸钡原位涂层的制备方法如下：1)将工业纯钛TA2(表面积为2cm2)先后用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗3遍，每次15min，吹干；2)将清洗后的工业纯钛TA2置于聚四氟乙烯反应釜内，加入9.0g氢氧化钡八水合物，密封后，加热至200℃，保温10h，自然冷却至室温，取出工业纯钛TA2，用超纯水超声清洗3遍，每次15min，吹干，所得涂层由大量致密钛酸钡纳米颗粒组成，粒径为20-400nm。通过扫描电镜、X射线能谱对本例制成的涂层进行表征，证明在工业纯钛TA2表面得到的是钛酸钡原位涂层。实施例4本例钛酸钡原位涂层的制备方法如下：1)将钛合金TA7(表面积为2cm2)先后用丙酮、乙醇和超纯水超声清洗3遍，每次15min，吹干；2)将清洗后的钛合金TA7置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛酸钡原位涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将钛基材料与钡源水合物进行熔融水合盐法反应，在钛基材料表面得到钛酸钡原位涂层。

【技术特征摘要】
1.一种钛酸钡原位涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将钛基材料与钡源水合物进行熔融水合盐法反应，在钛基材料表面得到钛酸钡原位涂层。2.根据权利要求1所述的一种钛酸钡原位涂层的制备方法，其特征在于：所述熔融水合盐法的反应条件如下：反应温度为120℃～220℃；反应时间为1h～24h。3.根据权利要求1所述的一种钛酸钡原位涂层的制备方法，其特征在于：所述钡源水合物和钛基材料的投料比为0.5g/cm2～5g/cm2。4.根据权利要求3所述的一种钛酸钡原位涂层的制备方法，其特征在于：所述钡源水合物为氢氧化钡水合物。5.根据权利要求4所述的一种钛酸钡原位涂层的制备方法，其特征在于：所述钡源水合物选自一水合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明亮，李娟，鲁道欢，
申请(专利权)人：广东省医疗器械研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44