一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层 |
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| 申请号 | CN201710684573.4 | 申请日 | 2017-08-11 | 公开(公告)号 | CN107488851A | 公开(公告)日 | 2017-12-19 |
| 申请人 | 宁国市润丰金属制品有限公司; | 发明人 | 文有余; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 金属陶瓷 涂层技术领域，公开了一种适用于不锈 钢 的金属陶瓷涂层，该金属陶瓷涂层中金属 合金 相占55-65%，陶瓷相占25-30%，剩余为 粘合剂 ，将高温 结构陶瓷 和惰性合金粉末按照一定的比例混合预置，通过激光加热粘结在 不锈钢 上，能够缓解金属与陶瓷相之间物理性能的巨大差异，强化不锈钢基体金属与表面金属陶瓷涂层之间的结合，改善涂层 质量 ，在高温 腐蚀 下，可以减少应 力 集中，防止裂纹倾向，使得不锈钢存在的问题得到很好的解决。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层，其特征在于，该金属陶瓷涂层中金属合金相占 |
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| 说明书全文 | 一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层技术领域背景技术[0002] 金属陶瓷是一种复合材料，它的定义在不同时期略有不同，如，有的定义为由陶瓷和金属组成的一种材料，或由粉末冶金方法制成的陶瓷与金属的复合材料。《辞海》定义为：由金属和陶瓷原料制成的材料，兼有金属和陶瓷的某些优点，如前者的韧性和抗弯性，后者的耐高温、高强度和抗氧化性能等。美国ASTM专业委员会定义为：一种由金属或合金与一种或多种陶瓷相组成的非均质的复合材料，其中后者约占15%～85%体积分数，同时在制备的温度下，金属和陶瓷相之问的溶解度相当小。从狭义的角度定义的金属陶瓷是指复合材料中金属和陶瓷相在三维空间上都存在界面的一类材料。 [0003] 不锈钢板在生产过程中不可避免会出现各种缺陷，如划伤、麻点、沙孔、暗线、折痕、污染等，在投入使用中会造成进一步的腐蚀磨损，从而导致整个不锈钢件收到极大程度的破坏，而现有的高分子材料的涂层并不能解决这一问题。 发明内容[0004] 本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层，将高温结构陶瓷和惰性合金粉末按照一定的比例混合预置，通过激光加热粘结在不锈钢上。 [0005] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层，该金属陶瓷涂层中金属合金相占55-65%，陶瓷相占25-30%，剩余为粘合剂，金属合金相按照质量百分比计含有以下成分：Cr占21-23%、Al占 5.5-6.5%、Si占2.5-3.0%、B占0.05-0.08%、 C占0.02-0.04%、剩余为Ni，陶瓷相按照质量百分比计含有以下成分：TiO2占40-50%、ZrO2占15-25%、SiC占10-15%、BeO占4-6%、剩余为VO2，其制备方法为：将金属合金研磨成400-450目的粉末，与陶瓷粉末一起放入玻璃研钵中，滴入粘结剂，研磨均匀，预置在清洗打磨过的不锈钢基体表面上，预置层厚度为0.6-0.8毫米，在180-200℃下烘干，再使用激光熔覆加工，激光输出功率为800-1000W，氩气保护，扫描速度为12-14毫米/秒，涂层融化后立即移除激光，冷却凝固即可。 [0006] 作为对上述方案的进一步改进，所述的粘合剂为酒精松香。 [0008] 作为对上述方案的进一步改进，所述SiC的制备方法为：使用纳米级SiO2微粉作为硅源，以无水乙醇作为介质球墨后，烘干、压制成型，在微波炉中以氮气为保护气，在1300-1400℃下烧结10-15分钟制得超细的SiC纳米微粉。 [0009] 本发明相比现有技术具有以下优点：为了解决不锈钢板在生产过程中不可避免会出现各种缺陷，现有的高分子涂层并不能解决高温腐蚀带来的整体蔓延问题，本发明提供了一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层，该金属陶瓷涂层中金属合金相占55-65%，陶瓷相占25-30%，剩余为粘合剂，将高温结构陶瓷和惰性合金粉末按照一定的比例混合预置，通过激光加热粘结在不锈钢上，能够缓解金属与陶瓷相之间物理性能的巨大差异，强化不锈钢基体金属与表面金属陶瓷涂层之间的结合，改善涂层质量，在高温腐蚀下，可以减少应力集中，防止裂纹倾向，使得不锈钢存在的问题得到很好的解决。 具体实施方式[0010] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。 [0011] 实施例1一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层，该金属陶瓷涂层中金属合金相占55%，陶瓷相占 25%，剩余为粘合剂，金属合金相按照质量百分比计含有以下成分：Cr占21%、Al占5.5%、Si占 2.5%、B占0.05%、C占0.02%、剩余为Ni，陶瓷相按照质量百分比计含有以下成分：TiO2占40%、ZrO2占15%、SiC占10%、BeO占4%、剩余为VO2，其制备方法为：将金属合金研磨成400目的粉末，与陶瓷粉末一起放入玻璃研钵中，滴入粘结剂，研磨均匀，预置在清洗打磨过的不锈钢基体表面上，预置层厚度为0.6毫米，在180℃下烘干，再使用激光熔覆加工，激光输出功率为 800W，氩气保护，扫描速度为12毫米/秒，涂层融化后立即移除激光，冷却凝固即可。 [0012] 作为对上述方案的进一步改进，所述的粘合剂为酒精松香。 [0013] 作为对上述方案的进一步改进，所述ZrO2为良好烧结性能的粉体，属于立方晶系，密度为6.25克/立方厘米。 [0014] 作为对上述方案的进一步改进，所述SiC的制备方法为：使用纳米级SiO2微粉作为硅源，以无水乙醇作为介质球墨后，烘干、压制成型，在微波炉中以氮气为保护气，在1300℃下烧结10分钟制得超细的SiC纳米微粉。 [0015] 实施例2一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层，该金属陶瓷涂层中金属合金相占60%，陶瓷相占 28%，剩余为粘合剂，金属合金相按照质量百分比计含有以下成分：Cr占22%、Al占6.0%、Si占 2.8%、B占0.06%、 C占0.03%、剩余为Ni，陶瓷相按照质量百分比计含有以下成分：TiO2占 45%、ZrO2占20%、SiC占12%、BeO占5%、剩余为VO2，其制备方法为：将金属合金研磨成420目的粉末，与陶瓷粉末一起放入玻璃研钵中，滴入粘结剂，研磨均匀，预置在清洗打磨过的不锈钢基体表面上，预置层厚度为0.7毫米，在190℃下烘干，再使用激光熔覆加工，激光输出功率为900W，氩气保护，扫描速度为13毫米/秒，涂层融化后立即移除激光，冷却凝固即可。 [0016] 作为对上述方案的进一步改进，所述的粘合剂为酒精松香。 [0017] 作为对上述方案的进一步改进，所述ZrO2为良好烧结性能的粉体，属于立方晶系，密度为6.26克/立方厘米。 [0018] 作为对上述方案的进一步改进，所述SiC的制备方法为：使用纳米级SiO2微粉作为硅源，以无水乙醇作为介质球墨后，烘干、压制成型，在微波炉中以氮气为保护气，在1350℃下烧结12分钟制得超细的SiC纳米微粉。 [0019] 实施例3一种适用于不锈钢的金属陶瓷涂层，该金属陶瓷涂层中金属合金相占65%，陶瓷相占 30%，剩余为粘合剂，金属合金相按照质量百分比计含有以下成分：Cr占23%、Al占6.5%、Si占 3.0%、B占0.08%、 C占0.04%、剩余为Ni，陶瓷相按照质量百分比计含有以下成分：TiO2占 50%、ZrO2占25%、SiC占15%、BeO占6%、剩余为VO2，其制备方法为：将金属合金研磨成450目的粉末，与陶瓷粉末一起放入玻璃研钵中，滴入粘结剂，研磨均匀，预置在清洗打磨过的不锈钢基体表面上，预置层厚度为0.8毫米，在200℃下烘干，再使用激光熔覆加工，激光输出功率为1000W，氩气保护，扫描速度为14毫米/秒，涂层融化后立即移除激光，冷却凝固即可。 [0020] 作为对上述方案的进一步改进，所述的粘合剂为酒精松香。 [0021] 作为对上述方案的进一步改进，所述ZrO2为良好烧结性能的粉体，属于立方晶系，密度为6.27克/立方厘米。 [0022] 作为对上述方案的进一步改进，所述SiC的制备方法为：使用纳米级SiO2微粉作为硅源，以无水乙醇作为介质球墨后，烘干、压制成型，在微波炉中以氮气为保护气，在1400℃下烧结15分钟制得超细的SiC纳米微粉。 [0023] 对比例1与实施例1的区别仅在于，该金属陶瓷涂层中金属合金相占25%，陶瓷相占55%，剩余为粘合剂，其余保持一致。 [0025] 对比例3与实施例3的区别仅在于，省略激光熔覆加工步骤，其余保持一致。 [0026] 对比实验分别使用实施例1-3和对比例1-3的方法加工制作金属陶瓷涂层，同时以现有的高分子耐腐蚀涂层作为对照，并且应用于同一不锈钢金属件上，对金属件进行高温腐蚀处理，将结果记录如下表所示： 项目 涂层致密度（%） 维氏硬度（N/mm2） 断裂韧性（MPa·m1/2） 抗弯强度（MPa）实施例1 95.6 859 10.52 134 实施例2 96.7 864 10.85 138 实施例3 96.2 861 10.64 136 对比例1 89.4 746 8.42 102 对比例2 91.3 731 9.14 98 对比例3 90.6 718 7.45 87 对比例 86.7 689 6.98 79 由此可见：本发明将高温结构陶瓷和惰性合金粉末按照一定的比例混合预置，通过激光加热粘结在不锈钢上，能够缓解金属与陶瓷相之间物理性能的巨大差异，强化不锈钢基体金属与表面金属陶瓷涂层之间的结合，改善涂层质量，在高温腐蚀下，可以减少应力集中，防止裂纹倾向，使得不锈钢存在的问题得到很好的解决。 |
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