本发明专利技术公开了一种在多孔陶瓷基体表面料浆喷涂制备陶瓷涂层的方法，该方法包括：基体处理，料浆制备，喷涂，干燥，烧制过程；该方法通过空气雾化喷枪喷涂料浆，可批量获得均匀的涂层试样，烧制后获得的涂层致密均匀，与多孔陶瓷基体结合良好，界面清晰，涂层不会向多孔基体严重浸渗。涂层可明显降低多孔陶瓷基体的吸水率，提高表面硬度并降低基体的冲蚀率。该方法与现有技术相比具有工艺简单，生产效率高，成本低等优点，易于批量生产和工业化应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于陶瓷涂层制备
，具体涉及。
技术介绍
多孔陶瓷由于具有密度小，耐高温，抗热震，低热膨胀系数，是良好的高温隔热材料和结构材料。但在使用过程中，其通气孔内部容易形成对流换热以及多孔结构容易吸收水汽而严重影响部件的性能；另外，多孔结构还使基体表面强度降低，容易萌生微裂纹，大幅降低了多孔陶瓷构件的强度和耐冲蚀性能。 针对这一问题，目前国内外的解决方法主要包括溶胶凝胶法、CVD法和等离子喷涂等方法制备涂层。文献“多孔氮化硅表面封孔增强涂层研究(王树彬，李世杰，张跃.无机材料学报.2008(4) :769-773)”和“多孔Si3N4表面Al-Y-Si-O-N陶瓷涂层的制备和表征(王超，赵国庆，范锦鹏，张大海，王红洁.宇航材料工艺.2012，42 (2) :84-87)”采用溶胶凝胶法在多孔氮化硅表面制备陶瓷涂层，获得的涂层使基体的吸水率降低了 90-96%，基体强度有所提高。但溶胶凝胶法工艺复杂，生产周期长，成本较高，溶胶需要反复多次涂刷或浸溃，涂层才能达到一定的厚度。另外，溶胶在涂覆过程中向多孔基体内浸渗，使得涂层与多孔基体的过渡层过厚，会影响多孔基体的性能。文献“CVD法在多孔陶瓷基体上制备氮化硅涂层的显微结构及性能研究(李家亮.武汉武汉理工大学，2008)”, “Comparison in microstructure and mechanicalproperties of porous Si3N4 ceramics with SiC and Si3N4 coatings (Li X M, Yin Xff, Zhang L T. et al. Materials Science and EngineeringA. 2009 :1-7)，，和“Effectof chemical vapor deposition of Si3N4, BN and B4Ccoatings on the mechanical anddielectric properties of porous Si3N4 ceramic(LiX M,Zhang L T, Yin X ff. ScriptaMaterialia. 2012,66 :33-36) ”中采用CVD法在多孔氮化硅陶瓷基体表面制备了 Si3N4,BN，B4C等涂层，使得多孔基体的吸水率下降了 95-99%，提高了基体的抗弯强度等性能，但是CVD法有成本高，设备复杂，沉积效率低，而且难以在复杂形状基体表面沉积等问题，严重限制了该方法的实际应用和生产。专利201110380582. 7(王红洁，王超，陈纪伟，乔冠军，杨建峰.一种在多孔陶瓷基体表面制备陶瓷涂层的方法)公开了一种采用超音速等离子喷涂法在多孔陶瓷基体表面制备陶瓷涂层的方法，该方法通过涂层颗粒钉扎在多孔基体中形成良好的结合，涂层致密，可明显降低多孔陶瓷基体的吸水率，提高表面硬度。但是超音速等离子喷涂粒子快速沉积过程是一个非平衡态热力学过程，半熔融状态的粒子沉积后会迅速冷却，这使得涂层内的部分存在较多的非晶相，且涂层内产生较大的残余应力，使涂层表面容易产生微裂纹等缺陷。这将影响涂层的致密性以及涂层的力学性能。综上所述，目前这些技术都存在较为明显的缺点，无法在实际的生产中应用。同时，多孔陶瓷的实际应用对于一种可以高效率，低成本制备该类涂层的技术或方法又有着迫切的需求。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供，该方法能够在多孔陶瓷基体表面制备一层均匀，致密，结合良好，力学性能优异的陶瓷涂层，且具有简单高效、成本低的优点。为达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是，包括如下步骤步骤I基体处理选取多孔陶瓷基体，使用400目，800目砂纸逐次研磨至基体表面光滑平整，然后将研磨后的多孔陶瓷基体放入蒸馏水中超声清洗15 20min，清洗两次后将基体放入烘箱，在70 80°C下烘干10 12h ；步骤2料浆制备将熔点在1350 1500°C之间的固体涂层原料粉末和无水乙醇 混合，固体涂层原料粉末与无水乙醇的质量比为I : 2. 5 4，以氮化硅球为磨球，将固体涂层原料粉末和无水乙醇的混合物以及氮化硅球置于球磨罐中球磨8 12h，制备成料浆；步骤3喷涂将制备好的料浆装入空气雾化喷枪中，使喷枪垂直于多孔陶瓷基体表面匀速往返喷涂形成均匀的涂层；步骤4干燥将喷涂好涂层的试样放入烘箱中，在40 50°C下烘干8 IOh ;步骤5烧制将干燥后的涂层试样在O. I O. 2MPa压力N2保护气氛下在1350 1500°C下烧制，烧制时间为O. 5-2h。所述多孔陶瓷基体的气孔率为40 60%。步骤2所述固体涂层原料粉末为Y203、SiO2, Al2O3和Si3N4的混合物，Y2O3> SiO2,Al2O3与Si3N4的质量百分比为31 50:19 33:19 26:0 25。步骤3所述空气雾化喷枪使用压缩空气为载气，压力为O. 5 O. 7MPa，喷嘴直径为O.5mm,喷涂距离150 200mm,喷枪移动速度10 20cm/s,喷涂次数4 8次,通过控制喷涂次数控制涂层的厚度。步骤5所述烧制，具体过程为1200°C以下升温速率为10°C/min，1200°C以上升温和降温速率均为I 2V /min, 1200 800°C降温速率为5°C /min，最后随炉冷却至常温。步骤2所述氮化娃球和固体涂层原料粉末的质量比为3:1。步骤2所述球磨罐为尼龙罐。和现有技术相比，本专利技术具有如下优点I)制备方法简单，成本低。与溶胶-凝胶法相比无需制备溶胶，以及后续的排胶过程，生产周期大幅缩短，与CVD法相比，制备过程无需复杂昂贵的大型设备，生产设备简单，采用空气雾化喷枪喷涂可以批量制备涂层，且可通过喷涂次数控制涂层厚度，生产效率明显提闻。2)涂层烧制后与多孔基体结合良好，界面清晰。涂层未向多孔基体内严重浸渗，从而减小了涂层多孔基体的性能影响。3)涂层的烧制温度范围宽泛，对设备要求低。可结合实际需要选择烧制温度，适合工业生产。4)本方法获得的涂层均匀致密，厚度为120-200 μ m，能够使基体的吸水率下降85-97 %，硬度提高2. 3-5. 3倍，冲蚀率下降93-96 %。附图说明图I为本专利技术的工艺流程图。图2为涂层的表面形貌。图3为涂层的截面形貌。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。实施例I :·根据图I所示的流程，本实施例在多孔氮化硅陶瓷基体表面制备陶瓷涂层，具体实施过程如下(I)基体处理选取气孔率为55%的多孔Si3N4陶瓷基体，使用400目，800目砂纸逐次研磨基体表面至表面光滑平整，然后将研磨后的多孔陶瓷基体放入蒸馏水中超声清洗20min，清洗两次后将基体放入烘箱，在80°C下烘干IOh ；(2)料浆制备将质量百分比为Y2O3 SiO2 Al203=42 33 25的涂层原料粉末和无水乙醇混合，固体粉末无水乙醇质量比为I : 2.5。以氮化硅球为磨球，氮化硅球和固体涂层原料粉末的质量比为3 1，将料浆置于尼龙罐中球磨IOh;(3)喷涂将制备好的料浆装入空气雾化喷枪中，使喷枪垂直于多孔基体表面匀速往返喷涂形成均匀的涂层，空气雾化喷枪使用压缩空气为载气，压力为O本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在多孔陶瓷基体表面料浆喷涂制备陶瓷涂层的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：基体处理：选取多孔陶瓷基体，使用400目，800目砂纸逐次研磨至基体表面光滑平整，然后将研磨后的多孔陶瓷基体放入蒸馏水中超声清洗15～20min，清洗两次后将基体放入烘箱，在70～80℃下烘干10～12h；步骤2：料浆制备：将熔点在1350～1500℃之间的固体涂层原料粉末和无水乙醇混合，固体涂层原料粉末与无水乙醇的质量比为1∶2.5～4，以氮化硅球为磨球，将固体涂层原料粉末和无水乙醇的混合物以及氮化硅球置于球磨罐中球磨8～12h，制备成料浆；步骤3：喷涂：将制备好的料浆装入空气雾化喷枪中，使喷枪垂直于多孔陶瓷基体表面匀速往返喷涂形成均匀的涂层；步骤4：干燥：将喷涂好涂层的试样放入烘箱中，在40～50℃下烘干8～10h；步骤5：烧制：将干燥后的涂层试样在0.1～0.2MPa压力N2保护气氛下在1350～1500℃下烧制，烧制时间为0.5?2h。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王红洁，刘银超，王超，乔冠军，史忠旗，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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