【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面工程及防护涂层，具体涉及一种与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层及其制备方法。
技术介绍
1、搪瓷涂层作为历史悠久的一种技术在现代工业中仍发挥着独特的不可替代的作用。例如，服役于海洋环境的航空发动机热端部件面临着严峻的高温热腐蚀难题，在该防护
，俄罗斯及我国研究人员研究显示，搪瓷涂层具有显著优于传统合金涂层抗高温腐蚀性能。据报道，由于搪瓷涂层玻璃态带来的高致密性，俄罗斯pд120液氧/煤油高压补燃火箭发动机部分热端部件同样采用搪瓷涂层对金属部件进行抗燃烧防护。此外，在核反应堆组件抗氢渗透方面，俄罗斯同样采用搪瓷涂层获得了较好的效果。储热式热水器需要搪瓷涂层提升其耐蚀性。火电厂利用搪瓷涂层耐酸性特点来改善空气预热器抗腐蚀性能。可见古老的搪瓷技术在现代工业中仍发挥着重要作用。众所周知，搪瓷涂层通常热膨胀系数要远低于常用金属材料，这就导致搪瓷涂层频繁出现因热应力过大导致的崩瓷现象。因此，提升搪瓷涂层与金属基体热匹配性对提升搪瓷涂层服役寿命和安全性至关重要。
2、当前关于提升搪瓷涂层抗剥落性能方面的报道，一种方案是重新设计优化搪瓷釉配方[参见文献：陈涛，一种高性能搪瓷釉料，中国专利，cn201210548990.3]，从而获得与金属基体适应的综合性能，然而，该方法的有效性受限于金属基体种类。另一种方案是通过添加氧化铝等耐火陶瓷氧化物颗粒或金属颗粒提升其强度[参见文献：杜撰，陈林，孟国辉，朱昌发，赵鼎，王国强，搪瓷涂层改性技术及应用研究进展，材料保护，2023(56)158-168+182]，从而提升其抗热应
3、本专利技术则采用全新的方案，亦即利用活性复相颗粒相变协同搪瓷铀变形形成高热膨胀效果，实现与金属基体高度热匹配。该方案可基于现有搪瓷釉料，无须重新设计配方进行高温融炼，对其热膨胀系数进行调控，可适用于多种金属基体。同时工艺成本低，节能环保。采用本方案将更有效地提升搪瓷涂层服役寿命和安全性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层及其制备方法，有效解决了搪瓷涂层因热膨胀系数不足与金属基体易发生开裂、剥落的难题。
2、本专利技术的技术方案是：
3、一种与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层及其制备方法，所述搪瓷涂层内含有核壳结构复相石英颗粒相以及硅酸盐搪瓷釉母相。所述制备方法为：首先对尺寸较粗的原始单相石英颗粒进行球磨破碎，获得具备新鲜解理面的细石英颗粒，然后将上述新制备的细石英颗粒投入高温炉内活化后得到核壳结构复相石英颗粒，再将上述活化后的复相石英颗粒混入搪瓷釉料内进行喷涂或刷涂于基材，进而通过调控烧制温度和时间控制复相石英颗粒溶解与相转变进程，得到与金属基体的高度热匹配的搪瓷涂层。
4、所述核壳结构复相石英颗粒相，其核壳结构为以方石英或磷石英相为壳石英相为核组成的颗粒结构。
5、核壳结构复相石英颗粒相颗粒尺寸在2-6微米，颗粒初始核/壳尺寸比为100-1000。
6、核壳结构复相石英颗粒相颗粒含量为体积分数35％-65％。
7、搪瓷母相为硅酸盐系玻璃相，此外，可含有体积分数总和不超过25％的氧化铝、氧化锆、氧化铬等陶瓷相颗粒。
8、原始单相石英颗粒尺寸为10-50微米，球磨破碎得到的具备新鲜解理面的石英颗粒尺寸控制在2-6微米。
9、高温活化炉温度1000℃-1400℃，活化时间2-10分钟。
10、复相石英颗粒混入搪瓷釉料采用慢速搅拌方式，转速20-200转/分，搅拌时间2-5分钟。
11、搪瓷烧制温度为800℃-1000℃，时间10-1200min。
12、本专利技术优点：
13、本专利技术制备的搪瓷涂层可无须改变搪瓷釉玻璃相成分达到调控搪瓷涂层热膨胀系数的效果，因而，对于已有搪瓷釉体系，无须重新设计配方进行高能耗的高温熔炼过程，即可显著提升其与金属基体的热匹配性。
14、本专利技术所提供的制备方法节能环保、成本低，工艺稳定性、可控性高的优点。
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1.一种与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述搪瓷涂层内含有核壳结构复相石英颗粒相以及硅酸盐搪瓷釉母相。
2.根据权利要求1所述核壳结构复相石英颗粒相，其特征在于：核壳结构复相石英颗粒，外壳为方石英或磷石英相构成，内核为石英相构成。
3.根据权利要求1所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述的核壳结构复相石英颗粒尺寸为2-6微米，颗粒初始核/壳尺寸比为100-1000。
4.根据权利要求1所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述的核壳结构复相石英颗粒相，核壳结构复相石英颗粒相的颗粒含量为体积分数35％-65％。
5.根据权利要求1所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述的搪瓷涂层，搪瓷母相为硅酸盐系玻璃相，此外，能含有体积分数总和不超过25％的氧化铝、氧化锆、氧化铬等陶瓷相颗粒。
6.一种根据权利要求1所述的与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层的制备方法，其特征在于：原始单相石英颗粒尺寸为10
8.根据权利要求6所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层的制备方法，其特征在于：高温活化炉温度1000℃-1400℃，活化时间2-10分钟。
9.根据权利要求6所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层的制备方法，其特征在于：复相石英颗粒混入搪瓷釉料采用慢速搅拌方式，转速20-200转/分，搅拌时间2-5分钟。
10.根据权利要求6所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层的制备方法，其特征在于：搪瓷烧制温度为800℃-1000℃，时间10-1200min。
...【技术特征摘要】
1.一种与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述搪瓷涂层内含有核壳结构复相石英颗粒相以及硅酸盐搪瓷釉母相。
2.根据权利要求1所述核壳结构复相石英颗粒相，其特征在于：核壳结构复相石英颗粒，外壳为方石英或磷石英相构成，内核为石英相构成。
3.根据权利要求1所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述的核壳结构复相石英颗粒尺寸为2-6微米，颗粒初始核/壳尺寸比为100-1000。
4.根据权利要求1所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述的核壳结构复相石英颗粒相，核壳结构复相石英颗粒相的颗粒含量为体积分数35％-65％。
5.根据权利要求1所述与金属基体高度热匹配的搪瓷涂层，其特征在于：所述的搪瓷涂层，搪瓷母相为硅酸盐系玻璃相，此外，能含有体积分数总和不超过25％的氧化铝、氧化锆、氧化铬等陶瓷...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈明礼，朱圣龙，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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