制造复合材料的方法
阅读：1064发布：2020-06-09
专利汇可以提供制造复合材料的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种制造 复合材料 的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：1)提供无机非金属材料、 钢 管基体；2)通过第一次加热所述金属基体、加热 熔化 所述无机非金属材料以及冷却的步骤形成 内衬 于所述钢管基体的无机非金属材料层；3)通过第二次加热所述金属基体、加热熔化所述无机非金属材料以及冷却的步骤使得所述无机非金属材料层更紧密地与所述钢管基体结合。本发明所提供的复合材料的无机非金属层的气泡少，附着 力 强。，下面是制造复合材料的方法专利的具体信息内容。
1.一种制造复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)提供无机非金属材料、钢管基体；
2)通过第一次加热所述金属基体、加热熔化所述无机非金属材料以及冷却的步骤形成内衬于所述钢管基体的无机非金属材料层；
3)通过第二次加热所述金属基体、加热熔化所述无机非金属材料以及冷却的步骤使得所述无机非金属材料层更紧密地与所述钢管基体结合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无机非金属材料为玻璃。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃层含有氧化纳，氧化钠的质量百分含量低于15％。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，氧化钠的质量百分含量为10％～13％。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，二氧化硅的质量含量在50％以上。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃还含有氧化钙，氧化钙的质量百分含量为5％～15％。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，氧化钙的质量百分含量为8％～12％。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述玻璃以玻璃粉的形式提供。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述内衬玻璃的钢管的制作方法包括：将玻璃粉与液体混合得到混合体，将所述混合体涂敷在所述钢管基体的表面，干燥使得所述的玻璃粉黏附于所述钢管基体的表面。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一次加热和第二次加热都在1000摄氏度以上。
制造复合材料的方法
技术领域
背景技术
[0003] 自蔓延高温合成法是利用原材料之间的放热反应维持燃烧波自蔓延来制备硼化物、碳化物、氮化物、硅化物以及金属间化合物材料的新工艺，最初由俄罗斯化学物理研究所的A.G.Merzhanov等人发明。自从自蔓延高温合成技术产生以来，国外在材料制备工艺和设备上取得长足的进展，已经采用该技术成功量产了TiB2、 TiC、MoSi2等材料，以俄罗斯和美国的技术水平最为雄厚。然而，其合成过程环境污染严重、工艺过程难以控制，产品孔隙率高，无机非金属材料层常带裂纹，且有潜在开裂风险。因此，其产品可用于耐磨，但却难用于防腐。
[0004] 无机非金属材料热喷涂方法是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的无机非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。它是利用某种热源(如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等)将无机非金属粉末状或将无机非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。这种技术相对于自蔓延高温合成法无潜在裂纹风险，但是却有更高的孔隙率，和非常低的结合强度。其防腐和耐磨性能一般，难以施展无机非金属材料的性能更强的特点。
[0005] 物理气相沉积和化学气相沉积能在基体表面形成一层致密的无机非金属材料薄膜，但其成本非常昂贵，不适合大量生产。
[0006] 搪瓷是涂烧在金属底坯表面上的无机玻璃瓷釉。在金属表面进行瓷釉涂搪可以防止金属生锈，使金属在受热时不至于在表面形成氧化层并且能抵抗各种液体的侵蚀。搪瓷制品不仅安全无毒，易于洗涤洁净，可以广泛地用作日常生活中使用的饮食器具和洗涤用具，而且在特定的条件下，瓷釉涂搪在金属坯体上表现出的硬度高、耐高温、耐磨以及绝缘作用等优良性能，使搪瓷制品有了更加广泛的用途。瓷釉层还可以赋予制品以美丽的外表，装点人们的生活。可见搪瓷制品兼备了金属的强度和瓷釉华丽的外表以及耐化学侵蚀的性能。但是搪瓷产品近些年来越来越少见，其主要原因是表面搪瓷层易破碎，做较大体积产品时易出现裂纹等，尤其是当搪瓷的热膨胀系数与基层的金属材料相差甚远时，更是如此。
[0007] 如何克服以上各种方案的缺点，能够在金属表面上形成一层致密、均匀，特别是富有较高韧性和强度的无机非金属材料层，包括陶瓷层、搪瓷层、玻璃层和釉层等，使其具有耐磨、耐腐和一定耐热冲击和抗震性能，是非常急需解决的问题。
发明内容
[0010] 为解决上述问题，本发明采取的技术方案是：一种制造复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：
[0011] 1)提供无机非金属材料、钢管基体；
[0012] 2)通过第一次加热所述金属基体、加热熔化所述无机非金属材料以及冷却的步骤形成内衬于所述钢管基体的无机非金属材料层；
[0013] 3)通过第二次加热所述金属基体、加热熔化所述无机非金属材料以及冷却的步骤使得所述无机非金属材料层更紧密地与所述钢管基体结合。
[0014] 优选地，所述无机非金属材料为玻璃。
[0015] 优选地，所述玻璃层含有氧化纳，氧化钠的质量百分含量低于15％。
[0016] 优选地，氧化钠的质量百分含量为10％～13％。
[0017] 优选地，二氧化硅的质量含量在50％以上。
[0019] 优选地，氧化钙的质量百分含量为8％～12％。
[0020] 优选地，所述玻璃以玻璃粉的形式提供。
[0021] 优选地，所述内衬玻璃的钢管的制作方法包括：将玻璃粉与液体混合得到混合体，将所述混合体涂敷在所述钢管基体的表面，干燥使得所述的玻璃粉黏附于所述钢管基体的表面。
[0022] 优选地，所述第一次加热和第二次加热都在1200摄氏度以上。
[0023] 本发明的有益效果为：根据本发明所制备的复合材料的无机非金属材料层的气泡少，附着力强。
[0024] 以下将对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
具体实施方式
[0025] 以下结合具体的实施例对本发明进一步阐述。
[0026] 实施例1
[0027] (1)依据本发明原理制作钢管的一个实施例
[0028] (a)材料的选择
[0029] 钢管基体选用内径为60mm的钢管，钢管的材料选用钢号为45的优质碳素结构钢，钢管长度为1m左右。
[0030] 防腐材料选用玻璃粉，玻璃粉的尺寸为300目以上，成分以质量百分含量计包含50％的二氧化硅、10％的氧化钠、5％氧化钾、10％的氧化钙以及其它成分，其它成分包括氧化铝、氧化镁、氧化钡和杂质等。防腐材料的量以0.75g/cm2计(包括下面步骤(c)中提到的短管)。
[0031] (b)除锈和除尘
[0032] 对钢管进行内部除锈和除尘处理。在现有技术中所采用的除锈(例如，用铁刷除锈)和除尘(例如，吹风处理)方法皆适用于该具体实施方式。经过除锈处理后，钢管内壁的铁氧化物的质量不高于1克/平方米。
[0033] (c)管道端口预处理
[0034] 提供由耐蚀镍基合金制成的与上述钢管的管径和厚度相同的短管，将两根短管分别焊接到钢管的两端。在现有技术中所采用的焊接方法皆适用于该具体实施方式。钢管两端的短管用于在管道铺设时焊接两根钢管。
[0035] (d)防腐材料涂敷
[0036] 将防腐材料均匀倾倒于钢管的内壁，将部分不需要内衬的短管(例如，预留 2mm)刮去防腐材料。
[0037] (e)第一次加热与冷却
[0038] 旋转钢管(旋转速度以钢管离心力促使防腐材料均匀分布于钢管内壁为宜)并使得钢管以匀速通过中频加热器(将钢管加热到1100℃左右，移动速度以中间材料熔化并均匀附在管壁为宜)，然后自然冷却。
[0039] (f)第二次加热与冷却
[0040] 旋转钢管(旋转速度以钢管离心力促使防腐材料均匀分布于钢管内壁为宜)并使得钢管以匀速通过中频加热器(将钢管加热到1100℃左右，移动速度以中间材料熔化并均匀附在管壁为宜)，然后自然冷却。
[0041] (2)以上实施例的对比实施例
[0042] (a)材料的选择
[0043] 钢管基体选用内径为60mm的钢管，钢管的材料选用钢号为45的优质碳素结构钢，钢管长度为1m左右。
[0044] 防腐材料选用玻璃粉，玻璃粉的尺寸为300目以上，成分以质量百分含量计包含50％的二氧化硅、10％的氧化钠、5％氧化钾、10％的氧化钙以及其它成分，其它成分包括氧化铝、氧化镁、氧化钡和杂质等。防腐材料的量以0.75g/cm2计(包括下面步骤(c)中提到的短管)。
[0045] (b)除锈和除尘
[0046] 对钢管进行内部除锈和除尘处理。在现有技术中所采用的除锈(例如，用铁刷除锈)和除尘(例如，吹风处理)方法皆适用于该具体实施方式。经过除锈处理后，钢管内壁的铁氧化物的质量不高于1克/平方米。
[0047] (c)管道端口预处理
[0048] 提供由耐蚀镍基合金制成的与上述钢管的管径和厚度相同的短管，将两根短管分别焊接到钢管的两端。在现有技术中所采用的焊接方法皆适用于该具体实施方式。钢管两端的短管用于在管道铺设时焊接两根钢管。
[0049] (d)防腐材料涂敷
[0050] 将防腐材料均匀倾倒于钢管的内壁，将部分不需要内衬的短管(例如，预留 2mm)刮去防腐材料。
[0051] (e)加热与冷却
[0052] 旋转钢管(旋转速度以钢管离心力促使防腐材料均匀分布于钢管内壁为宜)并使得钢管以匀速通过中频加热器(将钢管加热到1100℃左右，移动速度以中间材料熔化并均匀附在管壁为宜)，然后自然冷却。
[0053] (3)本发明实施例产品与对比实施例产品的性能对比
[0054] 将本发明实施例产品与对比实施例产品都切割成10cm左右的小段，进行性能检测。
[0055] (a)防腐材料层的厚度
[0056] 本发明实施例产品和对比实施例产品的防腐材料层的厚度都在大约3mm左右。
[0057] (b)防腐材料层检测
[0059] 对比实施例产品的防腐材料层的气泡数略有减少，崩裂处大大减少。
[0060] (c)附着力测试
[0061] 通过实施例产品与本发明实施例产品的相互撞击发现，当实施例产品玻璃层开始剥落时，本发明实施例产品的玻璃层保持完整。
[0062] 实施例2
[0063] (1)依据本发明原理制作钢管的一个实施例
[0064] (a)材料的选择
[0065] 钢管基体选用内径为60mm的钢管，钢管的材料选用钢号为45的优质碳素结构钢，钢管长度为1m左右。
[0066] 防腐材料选用玻璃粉，玻璃粉的尺寸为300目以上，成分以质量百分含量计包含70％的二氧化硅、10％的氧化钠、5％氧化钾、10％的氧化钙以及其它成分，其它成分包括氧化铝、氧化镁、氧化钡和杂质等。防腐材料的量以0.75g/cm2计(包括下面步骤(c)中提到的短管)。
[0067] (b)除锈和除尘
[0068] 对钢管进行内部除锈和除尘处理。在现有技术中所采用的除锈(例如，用铁刷除锈)和除尘(例如，吹风处理)方法皆适用于该具体实施方式。经过除锈处理后，钢管内壁的铁氧化物的质量不高于1克/平方米。
[0069] (c)管道端口预处理
[0070] 提供由耐蚀镍基合金制成的与上述钢管的管径和厚度相同的短管，将两根短管分别焊接到钢管的两端。在现有技术中所采用的焊接方法皆适用于该具体实施方式。钢管两端的短管用于在管道铺设时焊接两根钢管。
[0071] (d)防腐材料涂敷
[0072] 将防腐材料均匀倾倒于钢管的内壁，将部分不需要内衬的短管(例如，预留 2mm)刮去防腐材料。
[0073] (e)第一次加热与冷却
[0074] 旋转钢管(旋转速度以钢管离心力促使防腐材料均匀分布于钢管内壁为宜)并使得钢管以匀速通过中频加热器(将钢管加热到1100℃左右，移动速度以中间材料熔化并均匀附在管壁为宜)，然后自然冷却。
[0075] (f)第二次加热与冷却
[0076] 旋转钢管(旋转速度以钢管离心力促使防腐材料均匀分布于钢管内壁为宜)并使得钢管以匀速通过中频加热器(将钢管加热到1100℃左右，移动速度以中间材料熔化并均匀附在管壁为宜)，然后自然冷却。
[0077] (2)以上实施例的对比实施例
[0078] (a)材料的选择
[0079] 钢管基体选用内径为60mm的钢管，钢管的材料选用钢号为45的优质碳素结构钢，钢管长度为1m左右。
[0080] 防腐材料选用玻璃粉，玻璃粉的尺寸为300目以上，成分以质量百分含量计包含70％的二氧化硅、10％的氧化钠、5％氧化钾、10％的氧化钙以及其它成分，其它成分包括氧化铝、氧化镁、氧化钡和杂质等。防腐材料的量以0.75g/cm2计(包括下面步骤(c)中提到的短管)。
[0081] (b)除锈和除尘
[0082] 对钢管进行内部除锈和除尘处理。在现有技术中所采用的除锈(例如，用铁刷除锈)和除尘(例如，吹风处理)方法皆适用于该具体实施方式。经过除锈处理后，钢管内壁的铁氧化物的质量不高于1克/平方米。
[0083] (c)管道端口预处理
[0084] 提供由耐蚀镍基合金制成的与上述钢管的管径和厚度相同的短管，将两根短管分别焊接到钢管的两端。在现有技术中所采用的焊接方法皆适用于该具体实施方式。钢管两端的短管用于在管道铺设时焊接两根钢管。
[0085] (d)防腐材料涂敷
[0086] 将防腐材料均匀倾倒于钢管的内壁，将部分不需要内衬的短管(例如，预留 2mm)刮去防腐材料。
[0087] (e)加热与冷却
[0088] 旋转钢管(旋转速度以钢管离心力促使防腐材料均匀分布于钢管内壁为宜)并使得钢管以匀速通过中频加热器(将钢管加热到1100℃左右，移动速度以中间材料熔化并均匀附在管壁为宜)，然后自然冷却。
[0089] (3)本发明实施例产品与对比实施例产品的性能对比
[0090] 将本发明实施例产品与对比实施例产品都切割成10cm左右的小段，进行性能检测。
[0091] (a)防腐材料层的厚度
[0092] 本发明实施例产品和对比实施例产品的防腐材料层的厚度都在大约3mm左右。
[0093] (b)防腐材料层检测
[0094] 对比实施例产品的防腐材料层通过肉眼观察及电火花(1-2万伏电压)检测发现大量气泡或裂缝，并出现多处崩裂。
[0095] 对比实施例产品的防腐材料层的气泡数略有减少，崩裂处大大减少。
[0096] (c)附着力测试
[0097] 通过实施例产品与本发明实施例产品的相互撞击发现，当实施例产品玻璃层开始剥落时，本发明实施例产品的玻璃层保持完整。
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