[发明专利]一种复合材料

说明书

本发明提供了一种复合材料，所述复合材料至少包括金属基体、防腐材料层以及与所述金属基体和防腐材料层直接地或间接地结合的中间材料层，所述复合材料的制作方法包括：1)提供金属基体、防腐材料以及中间材料，所述防腐材料为无机非金属材料；2)通过加热所述金属基体、加热熔化所述中间材料与所述防腐材料以及冷却的步骤形成所述中间材料层与所述防腐材料层，并使得所述中间材料层与所述金属基体和防腐材料层直接地或间接地结合。本发明所提供的复合材料中的防腐材料层的气泡少，附着力强。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种金属与无机非金属复合的材料。

背景技术

当前金属材料与无机非金属材料的复合方法主要包括自蔓延高温合成法、热喷涂方法、物理气相沉积、化学气相沉积和搪瓷等。

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。

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。

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。

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。

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。

申请号为201310160107.8、发明名称为“内衬玻璃防腐钢管的制作工艺及焊接工艺”的中国专利申请，以及申请号为201320234351.X、发明名称为“内衬玻璃防腐钢管生产线”的中国专利申请提供了钢管内衬玻璃的方法和装置。但是通过实验证明这种方法根本不可行，主要无法解决4个主要的质量问题：1、碳钢在复合过程中向玻璃层释放大量的气泡，孔隙率高从而无法做到防腐；2、由于熔融的玻璃非常粘稠，且由于气泡的原因导致表面坑坑洼洼，导致表面无法利用离心的作用自流平，从而使产品千疮百孔；3、由于在复合过程中，管道内壁金属氧化产生大量杂质，导致复合的管道粘结力非常差，极易剥落或崩裂，而一旦出现一个缺陷，整根管道即报废。以上原因共同造成了，管道生产无法实现批量化，成品率低。这也是这个专利至今未见其产品推广的主要原因。