一种耐高温的陶瓷氧化膜的加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温的陶瓷氧化膜的加工工艺，属于无机材料技术领域。本发明专利技术现将葡聚糖进行改性，然后将改性后的葡聚糖与聚烯丙胺盐酸盐混合反应，再加入金属盐，制得改性微囊，将改性微囊加入以钠盐和次磷酸钠为主要原料的电解液中，以钛合金为阳极，不锈钢槽为阴极进行微弧氧化处理，制得预处理陶瓷氧化膜，将预处理陶瓷氧化膜进行高温处理制得陶瓷氧化膜。本发明专利技术制备的陶瓷氧化膜具有优异的致密度和耐高温性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温的陶瓷氧化膜的加工工艺
本专利技术涉及一种陶瓷氧化膜，属于无机材料
，具体是一种耐高温的陶瓷氧化膜的加工工艺。
技术介绍
等离子电解氧化技术是将铝、钛、铌、锆、钽等阀金属（称之为valvemetal）或其合金置于电解质溶液中，利用电化学方法，使该材料表面产生等离子体弧光放电斑点，在热化学、等离子体化学和电化学共同作用下，生成陶瓷膜层的阳极氧化技术，是在阳极氧化基础上建立起来的一次较新的金属材料表面处理技术。在现有的表面处理技术中，阳极氧化技术是在酸性电解液中，采用普通交流或直流电源，在铝、镁等合金表面获得非晶态氧化物膜层。该膜层较薄（5～20μm），硬度较低（Hv100～400），不耐高温，强度较低，表面多孔，需要后处理。现有处理技术中还包括化学氧化技术，化学氧化技术主要采用铬酸盐及添加剂为电解质溶液，与基体金属发生化学反应，从而在基体金属表面成膜，所形成的薄膜较薄，膜层硬度较低，耐腐蚀性能差，且制备过程中环境污染较重。微弧氧化技术是在阳极氧化技术上发展起来的一种新的表面处理技术，即通过电解液与相应电参数的结合，在铝、镁、钛及其合金表面依靠微弧放电产生的瞬时高温高压作用，生长出以基体金属氧化物为主的陶瓷膜层，所制备的陶瓷膜层同时具备了阳极氧化膜和陶瓷喷涂层两者的优点，是第二代工程材料（轻金属）与第三代工程材料（陶瓷）的性能完美结合。虽然微弧氧化技术相比传统技术可在合金表面形成性能较好的陶瓷氧化膜层，但是所形成的陶瓷氧化膜层仍旧存在着耐高温性能不佳，且孔隙率较多的缺陷，因此如何利用微弧氧化技术在合金表面形成耐高温性能较好的陶瓷氧化膜层依旧存在大量问题。
技术实现思路
针对现有微弧氧化技术在钛合金表面形成的陶瓷氧化膜依旧存在耐高温性能不佳，孔隙率较高的问题，从而导致在高温条件下陶瓷氧化膜会产生剥落现象，本专利技术的提供一种耐高温的陶瓷氧化膜及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐高温的陶瓷氧化膜，其特征在于，所述耐高温的陶瓷氧化膜主要包括以下重量份数的原料组分：32~40份钠盐，4~5份次磷酸钠，1~2份碳酸钠，2~4份氨水，1~3份氟化钠，利用钠盐和次磷酸钠作为电解液成分可在合金表面形成较好的陶瓷氧化膜，并且加入的碳酸钠可促进膜层致密化，加入的氟化钠可作为成膜助剂，促使合金表面陶瓷氧化膜层的形成。一种耐高温的陶瓷氧化膜，其特征在于，所述耐高温的陶瓷氧化膜还包括以下重量份数的原料组分：8~15份改性微囊，加入的微囊可在与钛合金混合后吸附于钛合金表面，并在后续处理过程中使形成的陶瓷氧化膜致密化，从而提高产品的耐热性。作为优化，所述钠盐为硅酸钠或硅酸钠中任意一种，不同铝盐的加入可在合金表面形成不同组分组成的陶瓷氧化膜。作为优化，改性微囊中含有改性葡萄糖，聚烯丙胺盐酸盐和酸根离子，所述改性葡萄糖为醛基化葡萄糖，。作为优化，耐高温的陶瓷氧化膜包括以下重量份数的原料组分：40份硅酸钠，5份次磷酸钠，2份碳酸钠，3份氨水，1份氟化钠和12份改性微囊。作为优化，耐高温的陶瓷氧化膜加工工艺主要包括以下步骤：（1）将葡聚糖进行改性；（2）将改性后的葡聚糖与聚烯丙胺盐酸盐溶液于惰性气体氛围下混合反应后，再加入还原剂，进行还原反应，过滤，冷冻干燥；（3）将步骤（2）所得物质在酸性条件下与金属盐溶液混合，过滤，干燥；（4）将钠盐与次磷酸钠混合，并加入碳酸钠，氟化钠，氨水，水和步骤（3）所得物质，搅拌混合；（5）将步骤（4）所得物质作为电解液，以钛合金为阳极，不锈钢槽为阴极进行微弧氧化处理，得预处理陶瓷氧化膜，将预处理陶瓷氧化膜进行高温处理；（6）对步骤（4）所得产品进行指标分析。作为优化，耐高温的陶瓷氧化膜加工工艺主要包括以下步骤：（1）将葡聚糖与水按质量比1：200~1：220混合，并加入葡聚糖质量0.1~0.2倍的高碘酸钾，搅拌反应后，得改性葡聚糖混合液，将改性葡聚糖混合液与氯化钡溶液按质量比1：2混合，搅拌反应后，过滤，得预处理葡聚糖溶液，将预处理葡聚糖溶液与硫酸钠溶液按质量比1：2混合，搅拌反应后，过滤；（2）将步骤（1）所得物质与聚烯丙胺盐酸盐溶液按质量比2：1混合，于氮气氛围下，并于碱性环境中，搅拌反应后，得预处理微囊分散液，将预处理微囊分散液与硼氢化钠按质量比100：1混合，搅拌反应后，过滤，冷冻干燥；（3）将步骤（2）所得物质与水按质量比1：18~1：20混合，调节pH至5~6，并加入步骤（2）所得物质质量0.3~0.5倍的金属盐，搅拌反应后，过滤，干燥；（4）将钠盐与次磷酸钠按质量比8：1混合，并加入次磷酸钠质量0.4~0.5倍的碳酸钠，次磷酸钠质量0.6~0.7倍的氨水，次磷酸钠质量0.2~0.3倍的氟化钠，次磷酸钠质量2~3倍的步骤（3）所得物质和次磷酸钠质量20~40倍的水，搅拌混合；（5）将步骤（4）所得物质作为电解液，以钛合金作为阳极，不锈钢电解槽作为阴极，进行电解反应，得预处理陶瓷氧化膜，将预处理陶瓷氧化膜先于温度为300~400℃，于氮气氛围下进行碳化，碳化1~2h后，再于温度为200~400℃，氧气浓度为120~200mg/L的条件下，煅烧1~2h；（6）对步骤（5）所得产品进行指标分析，即对产品的耐高温性和致密度进行测试。作为优化，步骤（5）所述钛合金中钛元素质量分数为92%，铝元素质量分数为5.0~6.5%，元素钒质量分数为3.5~4.5%。作为优化，步骤（3）所述金属盐为将偏铝酸钾与四氯合钯酸钾按质量比2：1~3：1混合，得金属盐。作为优化，步骤（5）所述电解参数为电流密度为4~8A/dm2，频率为150~450Hz，占空比为10~35%，电压为200~700V。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在制备耐高温陶瓷氧化膜时加入改性微囊，首先，改性微囊有醛基化葡聚糖和聚烯丙胺盐酸盐混合制备而得，由于微囊具有pH刺激响应性，在酸性条件下，微囊可发生膨胀，可将加入的钯酸根离子与偏铝酸根离子吸附于微囊中，并且在后续热处理过程中，由于葡聚糖和聚烯丙胺盐酸盐可在高温条件下被碳化，从而可在陶瓷氧化膜内部形成具有还原性的碳质材料，进而可将钯酸根离子和偏铝酸根离子还原形成金属单质，金属单质可对陶瓷氧化膜层进行填充，使陶瓷氧化膜致密度提高，并且由于碳质材料的填充，可与金属材料一同使陶瓷氧化膜的导热性提高，进而使产品的耐热性提高，其次，经还原形成的金属单质可在后续热处理过程中形成金属氧化物，在加入陶瓷氧化膜中后，可使陶瓷氧化膜的耐热性进一步提高，再者，由于微囊中含有聚烯丙胺盐酸盐，聚烯丙胺盐酸盐对无机金属材料具有优异的亲和性，在与钛合金混合后，可吸附于钛合金表面，从而均匀分布于陶瓷氧化膜内部，进而使产品的耐热性进一步提高。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温的陶瓷氧化膜的加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：/n（1）将葡聚糖与水按质量比1：220混合，并加入葡聚糖质量0.2倍的高碘酸钾，于温度为60℃，转速为300r/min的条件下，搅拌反应2h后，得改性葡聚糖混合液，将改性葡聚糖混合液与质量分数为12%氯化钡溶液按质量比1：2混合，搅拌反应80min后，过滤，得预处理葡聚糖溶液，将预处理葡聚糖溶液与质量分数为15%的硫酸钠溶液按质量比1：2混合，搅拌反应60min后，过滤；/n（2）将步骤（1）所得物质与质量分数为0.4%聚烯丙胺盐酸盐溶液按质量比2：1混合于反应釜中，向反应釜中以50mL/min速率通入氮气，下调节反应釜中物料的pH至10.0，于温度为30℃，转速为280r/min的条件下搅拌反应2h后，得预处理微囊分散液，将预处理微囊分散液与硼氢化钠按质量比100：1混合，于温度为35℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，冷冻干燥；/n（3）将步骤（2）所得物质与水按质量比1：20混合，调节pH至6，并加入步骤（2）所得物质质量0.5倍的金属盐，于温度为45℃，转速为250r/min的条件下搅拌反应2h后，过滤，干燥；/n（4）将硅酸钠与次磷酸钠按质量比8：1混合于烧杯中，并向烧杯中加入次磷酸钠质量0.5倍的碳酸钠，次磷酸钠质量0.7倍的质量分数为10%的氨水，次磷酸钠质量0.3倍的氟化钠，次磷酸钠质量3倍的步骤（3）所得物质和次磷酸钠质量40倍的水，于温度为40℃，转速为300r/min的条件下搅拌混合80min；/n（5）将步骤（4）所得物质作为电解液，以钛合金作为阳极，不锈钢电解槽作为阴极，进行电解反应，得预处理陶瓷氧化膜，将预处理陶瓷氧化膜先于温度为400℃，于氮气氛围下进行碳化，碳化2h后，再于温度为300℃，氧气浓度为180mg/L的条件下，煅烧2h；/n（6）对步骤（5）所得产品进行指标分析；/n步骤（3）所述金属盐为将偏铝酸钾与四氯合钯酸钾按质量比3：1混合，得金属盐；/n步骤（5）所述钛合金中钛元素质量分数为92%，铝元素质量分数为4.5%，元素钒质量分数为3.5%；/n步骤（5）所述电解参数为电流密度为6A/dm2，频率为220Hz，占空比为10%，电压为400V。/n...

【技术特征摘要】
1.一种耐高温的陶瓷氧化膜的加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
（1）将葡聚糖与水按质量比1：220混合，并加入葡聚糖质量0.2倍的高碘酸钾，于温度为60℃，转速为300r/min的条件下，搅拌反应2h后，得改性葡聚糖混合液，将改性葡聚糖混合液与质量分数为12%氯化钡溶液按质量比1：2混合，搅拌反应80min后，过滤，得预处理葡聚糖溶液，将预处理葡聚糖溶液与质量分数为15%的硫酸钠溶液按质量比1：2混合，搅拌反应60min后，过滤；
（2）将步骤（1）所得物质与质量分数为0.4%聚烯丙胺盐酸盐溶液按质量比2：1混合于反应釜中，向反应釜中以50mL/min速率通入氮气，下调节反应釜中物料的pH至10.0，于温度为30℃，转速为280r/min的条件下搅拌反应2h后，得预处理微囊分散液，将预处理微囊分散液与硼氢化钠按质量比100：1混合，于温度为35℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，冷冻干燥；
（3）将步骤（2）所得物质与水按质量比1：20混合，调节pH至6，并加入步骤（2）所得物质质量0.5倍的金属盐，于温度为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐树强，
申请(专利权)人：苏州鱼得水电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32