一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于耐高温陶瓷涂层技术领域，具体涉及一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层包括设置在基体表面的硅酸盐陶瓷层和设置在硅酸盐陶瓷层表面的磷酸盐陶瓷层。本发明专利技术提供的耐高温陶瓷涂层以硅酸盐陶瓷层为底层，硅酸盐陶瓷层与基体具有较好的结合性能，能够有效提高涂层的附着能力，以磷酸盐陶瓷层为面层，磷酸盐陶瓷层具有优异的耐高温性能，能够有效提高材料的耐高温性能，延长基体在高温工作环境中的使用寿命，同时本发明专利技术提供的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层具有较好的稳定性，且成本较低、适合大批量生产，能够应用于耐高温材料中。

【技术实现步骤摘要】
一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层及其制备方法和应用
本专利技术属于耐高温陶瓷涂层
，具体涉及一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
铝合金具有密度小、比重低、比强度高、成型及加工性能优异等优点，现已成为航空航天、机械装备等领域用途广、用量大的轻金属材料，主要用作飞机结构、导弹构件、螺旋桨元及其他承力构件。随着航空航天事业的发展，航空航天器件在飞行过程中所承受的气动加热越来越严重，对于材料耐高温能力的要求已超出铝合金的极限。因此，为弥补铝合金耐热性能的不足，使其能在航空航天领域得到更为广泛的应用，对于铝合金表面热防护的研究迫在眉睫，施加耐高温涂层无疑是一种有效的途径。陶瓷材料具有熔点高、热稳定性好的特点，在热防护涂层领域具有独特的优势。目前常用的陶瓷涂层制备技术有热喷涂法、激光熔覆法、气相沉积法、搪瓷涂覆法等，这些方法能耗大、成本高、工艺复杂，且施工过程中产生的高温会对铝合金基体造成不可逆转的损伤。而低成本的浆料刷涂法是直接将陶瓷浆料涂覆在铝合金基体表面，固化后形成陶瓷涂层，但是这种陶瓷涂层与基体的结合能力较差，容易脱落，并且在高温条件下，两者之间的结合能力更差，涂层更容易脱落。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层及其制备方法和应用，本专利技术提供的耐高温陶瓷涂层具有双层陶瓷结构，其中硅酸盐陶瓷层作为底层能够与基体较好地结合在一起，磷酸盐陶瓷层作为面层具有优异的耐高温性能，延长基体在高温工作环境中的使用寿命；同时本专利技术提供的制备方法步骤简单，不会对基体产生损伤。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术提供了一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，包括设置在基体表面的硅酸盐陶瓷层和设置在硅酸盐陶瓷层表面的磷酸盐陶瓷层；所述硅酸盐陶瓷层由硅酸盐基浆料制备得到，所述硅酸盐基浆料的组成成分包括硅酸盐胶粘剂、SiO2和ZrO2；所述磷酸盐陶瓷层由磷酸盐基浆料制备得到，所述磷酸盐基浆料的组成成分包括磷酸盐胶粘剂、Al2O3和ZrO2。优选地，所述硅酸盐陶瓷层的厚度为0.3～0.8mm，所述磷酸盐陶瓷层的厚度为0.3～0.8mm。优选地，所述硅酸盐陶瓷基浆料中各个组成成分的质量分数为：硅酸盐胶粘剂35％～50％，SiO25％～15％和ZrO245％～60％。优选地，所述磷酸盐陶瓷基浆料中各个成成组分的质量分数为：磷酸盐胶粘剂35％～50％，Al2O35％～15％和ZrO245％～60％，。本专利技术还提供了上述方案所述具有双层结构的耐高温陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：将硅酸盐基浆料涂覆于基体表面，得到硅酸盐涂层；所述硅酸盐基浆料的组成成分包括硅酸盐胶粘剂、SiO2和ZrO2；将磷酸盐基浆料涂覆于所述硅酸盐涂层表面，得到双层陶瓷涂层；所述磷酸盐基浆料的组成成分包括磷酸盐胶粘剂、Al2O3和ZrO2；将所述双层陶瓷涂层加热固化，得到所述具有双层结构的耐高温陶瓷涂层。优选地，涂覆所述硅酸盐基浆料后，还包括进行第一静置的步骤，所述第一静置的时间为24～48h；涂覆所述磷酸盐基浆料后，还包括进行第二静置的步骤，所述第二静置的时间为24～72h。优选地，所述加热固化包括依次进行的第一加热固化阶段～第六加热固化阶段，其中：第一加热固化阶段的温度为20～30℃，保温时间为3～6h；第二加热固化阶段的温度为50～60℃，保温时间为3～6h；第三加热固化阶段的温度为80～90℃，保温时间为2～3h；第四加热固化阶段的温度为110～120℃，保温时间为2～3h；第五加热固化阶段的温度为140～150℃，保温时间为2～3h；第六加热固化阶段的温度为170～180℃，保温时间为2～3h。优选地，所述加热固化的过程中，升温至各阶段加热固化温度的升温速率独立地为0.5～5℃/min。优选地，所述基体为铝合金基体。本专利技术还提供了上述技术方案所述的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层或者上述制备方法得到的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层在耐高温材料中的应用。本专利技术提供了一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，包括设置在基体表面的硅酸盐陶瓷层和设置在硅酸盐陶瓷层表面的磷酸盐陶瓷层；所述硅酸盐陶瓷层由硅酸盐基浆料制备得到，所述硅酸盐基浆料的组成成分包括硅酸盐胶粘剂、SiO2和ZrO2；所述磷酸盐陶瓷层由磷酸盐基浆料制备得到，所述磷酸盐基浆料的组成成分包括磷酸盐胶粘剂、Al2O3和ZrO2。本专利技术采用硅酸盐陶瓷层为底层，硅酸盐陶瓷层与基体具有较好的结合性能，能够有效提高涂层的附着能力，本专利技术以磷酸盐陶瓷层为面层，磷酸盐陶瓷层则具有优异的耐高温性能，能够提高材料的耐高温性能，延长基体在高温工作环境中的使用寿命，同时本专利技术提供的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层具有较好的稳定性，且成本较低。本专利技术还提供了上述方案所述具有双层结构的耐高温陶瓷涂层的制备方法，本专利技术通过刷涂固化的方法制备具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，在保证具有双层结构的耐高温陶瓷涂层的耐高温性能和稳定性能的同时，避免了制备过程对基体的损伤。本专利技术还提供了上述方案所述具有双层结构的耐高温陶瓷涂层的应用，本专利技术提供的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层能够用作耐高温材料，具体应用于不高于1200℃的高温环境中，更具体应用于航空航天器件中，延长材料在高温工作环境中的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层的示意图；图2为实施例1所得具有双层结构的耐高温陶瓷涂层1的X射线衍射图；图3为实施例1所得具有双层结构的耐高温陶瓷涂层1的光学显微图；图4为实施例1所得具有双层结构的耐高温陶瓷涂层1经氧-乙炔火焰高温考核前后的表层宏观图；图5为实施例2所得具有双层结构的耐高温陶瓷涂层2的X射线衍射图；图6为实施例2所得具有双层结构的耐高温陶瓷涂层2的光学显微图；图7为实施例2所得具有双层结构的耐高温陶瓷涂层2经氧-乙炔火焰高温考核前后的表层宏观图。具体实施方式本专利技术提供了一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，包括设置在基体表面的硅酸盐陶瓷层和设置在硅酸盐陶瓷层表面的磷酸盐陶瓷层。在专利技术中，所述耐高温陶瓷涂层的示意结构如图1所示，下面结合图1进行具体说明。本专利技术提供的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层包括设置在基体表面的硅酸盐陶瓷层。在本专利技术中，所述基体优选为铝合金基体，具体如A2024铝合金基体。在本专利技术中，所述硅酸盐陶瓷层由硅酸盐基浆料制备得到，所述硅酸盐基浆料的组成成分包括硅酸盐胶粘剂、SiO2和ZrO2；所述硅酸盐陶瓷基浆料中各个组成成分的质量分数优选为：硅酸盐胶粘剂35％～50％，SiO25％本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，包括设置在基体表面的硅酸盐陶瓷层和设置在硅酸盐陶瓷层表面的磷酸盐陶瓷层；所述硅酸盐陶瓷层由硅酸盐基浆料制备得到，所述硅酸盐基浆料的组成成分包括硅酸盐胶粘剂、SiO

【技术特征摘要】
1.一种具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，包括设置在基体表面的硅酸盐陶瓷层和设置在硅酸盐陶瓷层表面的磷酸盐陶瓷层；所述硅酸盐陶瓷层由硅酸盐基浆料制备得到，所述硅酸盐基浆料的组成成分包括硅酸盐胶粘剂、SiO2和ZrO2；所述磷酸盐陶瓷层由磷酸盐基浆料制备得到，所述磷酸盐基浆料的组成成分包括磷酸盐胶粘剂、Al2O3和ZrO2。


2.根据权利要求1所述的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，其特征在于，所述硅酸盐陶瓷层的厚度为0.3～0.8mm，所述磷酸盐陶瓷层的厚度为0.3～0.8mm。


3.根据权利要求1或2所述的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，其特征在于，所述硅酸盐陶瓷基浆料中各个组成成分的质量分数为：硅酸盐胶粘剂35％～50％，SiO25％～15％和ZrO245％～60％。


4.根据权利要求1或2所述的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层，其特征在于，所述磷酸盐陶瓷基浆料中各个组成成分的质量分数为：磷酸盐胶粘剂35％～50％，Al2O35％～15％和ZrO245％～60％，。


5.权利要求1～4任一项所述的具有双层结构的耐高温陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将硅酸盐基浆料涂覆于基体表面，得到硅酸盐涂层；所述硅酸盐基浆料的组成成分包括硅酸盐胶粘剂、SiO2和ZrO2；
将磷酸盐基浆料涂覆于所述硅酸盐涂层表面，得到双层陶瓷涂层；所述磷酸盐基浆料的组成成分包括磷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱时珍，姬梅梅，柳彦博，马壮，刘玲，高丽红，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11