一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法，属于涂层技术领域。本发明专利技术所述制备方法，采用浸渍提拉法，将基体于浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍后的基体；对所得浸渍后的基体依次进行交联处理和热解处理，在基体上制得耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层。采用该制备方法制得的耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层，解决了现有SiC陶瓷涂层制备复杂成本高的问题，以及现有浸渍法工艺制备SiC陶瓷涂层收缩性大的问题，保证了所述耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层与基体的良好结合性、致密性与连续性以及有效的抗腐蚀性。的抗腐蚀性。的抗腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂层
，涉及一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]钢铁作为我国经济的支柱产业之一，虽然它的年产量居于世界前列，但每年的浪费量也很惊人。例如长期暴露在高反应性或腐蚀性环境中的金属组件，极易因氧化而腐蚀损坏掉，然而维护和更换这些材料的成本较高，由此造成了资源的严重浪费。涂层可对钢铁的氧化腐蚀起到有效的防护作用，因此具有耐腐蚀性的涂层可作为解决这一问题的有效方法。碳化物具有稳定性高、硬度高、抗耐磨性优异等特点，其中碳化硅具有高温稳定性、高硬度、耐氧化、抗腐蚀、化学惰性高等优异的特点，因此可将碳化硅涂层应用于钢铁材料的防护上，延长钢铁材料的使用时间。
[0003]碳化物涂层常用的制备方法有：化学气相沉积法、等离子喷涂法、真空电弧沉积等，不过这些方法操作工艺复杂且生产成本高，不利于工业上大批量生产。浸渍提拉法由于便捷的操作技术，生产成本低，对工件的大小、形状范围要求度宽，适用于工业批量生产，在目前的科研工作中，通常采用浸渍提拉法结合前驱体裂解法制备SiC涂层。但是由于前驱体裂解法在裂解时会产生较大的体积收缩，从而影响涂层致密性、连续性和与基体的结合性；同时，为了满足实际使用对性能要求的需要，需要制备出能起到良好防护作用的涂层，也就是说SiC涂层需要具备稳定性高、致密、连续的特点。因此如何有效减小SiC涂层在裂解过程中产生大的体积收缩，成为目前研制良好SiC涂层的制备过程中有待解决的关键问题。

技术实现思路
/>[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层及其制备方法，解决了SiC涂层制备方法复杂成本高，以及现有浸渍法工艺制备SiC涂层收缩性大的问题，进而避免现有浸渍法工艺制备的涂层与基体间结合不良的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，采用浸渍提拉法，将基体于浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍后的基体；对所得浸渍后的基体依次进行交联处理和热解处理，在基体上制得耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层；其中，浸渍液包括SiC前驱体、SiC前驱体溶剂、惰性填料、玻璃填料、纤维填料和分散剂。
[0007]优选地，SiC前驱体为聚碳硅烷；SiC前驱体溶剂为二甲苯、甲苯、四氢呋喃或氯仿。
[0008]优选地，惰性填料为SiC粉体或SiO2粉体；玻璃填料为商用ST880粉体；纤维填料为碳化物纤维或氧化物纤维。
[0009]进一步优选地，纤维填料为SiC纤维、Al2O3纤维或ZrO2纤维。
[0010]优选地，浸渍液按如下公式配比：
[0011]a)SiC前驱体与SiC前驱体溶剂的配比如下：
[0012][0013]其中：M
p
—SiC前驱体的质量/g，V
s
—SiC前驱体溶剂的体积/mL；
[0014]b)SiC前驱体与惰性填料、玻璃填料、纤维填料的配比如下：
[0015][0016][0017][0018]其中：M
p
—SiC前驱体的质量/g，M
惰
—惰性填料的质量/g，M
g
—玻璃填料的质量/g，M
f
—纤维填料的质量/g；
[0019]c)分散剂的量按如下公式计算：
[0020]M
d
＝(M
惰
+M
g
+M
f
)
×
0.02～0.04；
[0021]其中：M
惰
—惰性填料的质量/g，M
g
—玻璃填料的质量/g，M
d
—分散剂的质量/g，M
f
—纤维填料的质量/g。
[0022]优选地，浸渍液的配制工艺包括：先将SiC前驱体溶解于SiC前驱体溶剂中，得到前驱体溶液，然后将分散剂均匀分散于所得前驱体溶液中，得到A溶液，最后将纤维填料、惰性填料和玻璃填料均匀分散于所得A溶液中，得到浸渍液。
[0023]优选地，浸渍提拉法的操作包括：将基体以800～1500μm/s的下降速度和800～1500μm/s的提拉速度进行浸渍处理，基体在浸渍液中的保持时间为2～5min，循环1～3次。
[0024]优选地，交联处理的工艺参数包括：以1～2℃/min的升温速度升温至180～200℃，保温2～3h，以1～2℃/min的降温速度降至室温。
[0025]优选地，热解处理的工艺参数包括：以3～4℃/min的升温速率升温至350～450℃，以2～3℃/min的升温速率升温至850～950℃，保温1～2h，以2～3℃/min的降温速率降温至350～450℃，以3～4℃/min的降温速率降至室温。
[0026]本专利技术公开了采用上述制备方法制得的一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]本专利技术所提供的一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，通过采用浸渍提拉法，简化了SiC涂层的制备工艺，有效降低了制备SiC涂层所需的成本，并且浸渍提拉法对工件的形状、尺寸范围要求度低，有利于扩大SiC涂层的应用范围。通过在SiC前驱体中加入一定量，一定尺寸范围的惰性填料和纤维填料，可有效抑制SiC前驱体在裂解时产生较大的体积收缩。通过在该体系中再加入具有一定初始熔融温度的玻璃填料，使得在裂解过程中逐渐熔融的玻璃填料将涂层裂解时所产生的裂纹、气孔进一步填充，使得涂层的致密性有了进一步的增加，涂层的抗腐蚀性得到了有效提高，解决了现有浸渍法工艺制备SiC涂层收缩性大的问题和现有浸渍法工艺制备的涂层与基体间结合不良的问题。因此，本专利技术所述一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，该方法制备的涂层致密性好，使得SiC涂层的抗腐蚀性得到了有效提高，其操作工艺便捷，适用于多种形状的基体，经济效益高，适用于工
业批量生产。
[0029]进一步地，采用聚碳硅烷(PCS)作为SiC涂层的前驱体，避免了涂层中SiC难以均匀分布的问题。
[0030]本专利技术还公开了采用上述制备方法制得的一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层，所述耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层，由于在SiC前驱体中加入一定量，一定尺寸范围的惰性填料、纤维填料和玻璃填料，可有效抑制SiC前驱体在裂解时产生较大的体积收缩，在裂解过程中逐渐熔融的玻璃填料将涂层裂解时所产生的裂纹、气孔进一步填充，使得涂层的致密性有了进一步的增加，涂层的抗腐蚀性得到了有效提高，解决了SiC涂层制备方法复杂成本高，以及现有浸渍法工艺制备SiC涂层收缩性大的问题，进而避免了现有浸渍法工艺制备的涂层与基体间结合不良的问题。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例1制备的耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的表面形貌图。
[0032]图2为本专利技术实施例1制备的耐磨抗腐蚀碳化物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，采用浸渍提拉法，将基体于浸渍液中进行浸渍处理，得到浸渍后的基体；对所得浸渍后的基体依次进行交联处理和热解处理，在基体上制得耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层；其中，浸渍液包括SiC前驱体、SiC前驱体溶剂、惰性填料、玻璃填料、纤维填料和分散剂。2.根据权利要求1所述的一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，SiC前驱体为聚碳硅烷；SiC前驱体溶剂为二甲苯、甲苯、四氢呋喃或氯仿。3.根据权利要求1所述的一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，惰性填料为SiC粉体或SiO2粉体；玻璃填料为商用ST880粉体；纤维填料为碳化物纤维或氧化物纤维。4.根据权利要求3所述的一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，纤维填料为SiC纤维、Al2O3纤维或ZrO2纤维。5.根据权利要求1所述的一种耐磨抗腐蚀碳化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，浸渍液按如下公式配比：a)SiC前驱体与SiC前驱体溶剂的配比如下：其中：M
p
—SiC前驱体的质量/g，V
s
—SiC前驱体溶剂的体积/mL；b)SiC前驱体与惰性填料、玻璃填料、纤维填料的配比如下：b)SiC前驱体与惰性填料、玻璃填料、纤维填料的配比如下：b)SiC前驱体与惰性填料、玻璃填料、纤维填料的配比如下：其中：M
p
—SiC前驱体的质量/g，M
惰
—惰性填料的质量/g，M
g
—玻璃填料的质量/g，M
f
—纤维填料的质量/g；c)分散剂的量按如下公式计算：M
d
＝(M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李福平，王月，党薇，赵康，汤玉斐，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：