[发明专利]一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，属于表面工程领域。

背景技术

接地网是发电厂、变电站、通信站中确保工作接地、防雷接地、保护接地的必要设施。由于土壤具有一定的腐蚀作用，接地极材料往往因保护不当而受到腐蚀。随着特高电压直流输电技术的快速发展，常规接地极材料如碳钢、高铬铸铁等存在一定的缺陷，碳钢腐蚀过快，高铬铸铁在高溢流密度下腐蚀速率急剧增大等不足将更加突出，直接威胁直流输电工程的运行安全与可靠性。直流接地极开挖检修维护困难，费用高，这对接地极材料的导电性能与防腐蚀性能提出了更高的要求。

铁氧体材料具有尖晶石结构，其耐腐蚀性优于高铬铸铁类电极，部分铁氧体材料具有较高的电导率，并且主要成分为Fe₂O₃，制备与使用过程中不会产生二次污染危害环境，是新一代的环保抗腐蚀电极材料。目前制备铁氧体接地极产品的方法主要为烧结法和铸造法。烧结法工艺简单，但生产周期长，易存在反应不完全等问题，在制备大尺寸产品时，干燥及烧结过程中易产生坯体开裂或变形，故难以实现大尺寸产品的制备；铸造法具有生产成本低、周期短的优点，适于制备形状简单、体积较大的电极产品，但是由于金属氧化物和单纯的金属粉末在性质上有很大的差异，同时铁氧体材料的可铸造性很差，需采用特别的铸造技术和严格得到气氛控制工艺，降低了此制备方法的实用性和可操作性。热喷涂技术为铁氧体的制备提供了新的思路。在常规碳钢接地极表面涂覆铁氧体涂层，借助涂层防护技术在保证良好导电性能的前提下，提高接地极本体的耐腐蚀性能，具有良好的发展前景。伊泰等人申请的美国专利US3850701指出用化学法沉积的铁氧体涂层的最大厚度仅有0.02mm，不能满足接地极本体对使用寿命的要求，并未制备出切实可用的铁氧体导电陶瓷涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，首先通过等离子喷涂工艺先将粘结层粉末喷涂至金属基体表面，形成粘结层；再通过超音速火焰喷涂将铁氧体陶瓷粉末喷涂到所述粘结层表面，形成陶瓷层；粘结层和陶瓷层共同构成了本发明所述的铁氧体导电陶瓷涂层。所述制备方法工艺简单、操作方便，可应用于不同形状或不同大小的金属基体表面，特别是在制备大面积实际应用的耐腐蚀导电陶瓷涂层时突显出其优越性。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种本发明所述的铁氧体导电陶瓷涂层的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)对待喷涂金属基体表面进行清洗、喷砂处理；

(2)分别将粘结层粉末和铁氧体陶瓷粉末进行烘干处理，并将烘干后的两种粉末分别装入送粉器中，其中，烘干处理温度为80～200℃；

(3)将待喷涂金属基体固定在等离子喷涂设备的工作台上，并采用压缩空气进一步清理待喷涂金属基体表面；

(4)对待喷涂金属基体表面进行预热后用等离子喷枪将粘结层粉末均匀喷涂至待喷涂金属基体表面，形成粘结层，粘结层的厚度为0.1～0.2mm；

(5)用超音速火焰喷枪将铁氧体陶瓷粉末均匀喷涂至粘结层表面，形成陶瓷层，陶瓷层厚度为0.1～0.3mm；

其中，步骤(4)和步骤(5)所述喷涂过程中均采用内送粉方式进行送粉，采用压缩空气冷却待喷涂金属基体表面；等离子喷涂工艺参数见表1，超音速火焰喷涂工艺参数见表2；

表1

粘结层和陶瓷层共同构成了本发明所述的铁氧体导电陶瓷涂层，所述粘结层是金属材料或合金材料，所述陶瓷层是分子式为MeFe₂O₄的铁氧体陶瓷材料；

其中，本发明所述粘结层优选Al，Zn，Co和Cu中的一种或Al基合金，Zn基合金，Co基合金，Cu基合金和Ni基合金中的一种；所述MeFe₂O₄中Me优选Mn²⁺，Zn²⁺，Cu²⁺，Ni²⁺，Mg²⁺，Co²⁺和Li⁺_0.5Fe³⁺_0.5中的一种；

步骤(1)优选采用分析纯的丙酮对待喷涂金属基体表面进行清洗，以去除待喷涂金属基体表面附着的灰尘和油污等杂质；采用30～80目的白玉钢砂进行喷砂；

步骤(2)所述粘结层粉末和铁氧体陶瓷粉末优选粒径范围为20～100μm、颗粒球形度好、流动性好的粉末材料；送粉器优选刮板式送粉器；