[发明专利]一种耐高温防腐陶瓷涂层的制备方法

说明书

本申请提供的耐高温防腐陶瓷涂层的制备方法，采用冷喷涂技术在基体表面制备镍基合金过渡层，在所述镍基合金过渡层表面制备陶瓷涂层，对所述陶瓷涂层表面进行重熔，本申请提供的耐高温防腐陶瓷涂层的制备方法，采用冷喷涂在钢基体表面制备镍基合金过渡层，避免了传统采用热喷涂技术制备过渡层，导致涂层内部残余拉应力，在后续热喷涂陶瓷涂层中容易继续增加拉应力而引起裂纹和剥离，且冷喷涂涂层的内应力为压应力，能够抵消一部分受热产生的拉应力，进而提高过渡层和陶瓷涂层之间的结合力，制备得到的耐高温防腐陶瓷涂层，形成的涂层外表层致密，内层多孔，陶瓷涂层与过渡层、过渡层与基体结合强度均很高，具有优良的耐高温防腐性能和长使用寿命。

技术领域

本发明属于表面技术，具体涉及一种耐高温防腐陶瓷涂层的制备方法。

背景技术

钢材一直是建筑、工业、军事等各大领域应用最广泛的材料，如锅炉四管、锂电池窑炉、海洋装备等。高温和腐蚀的恶劣环境常常导致钢材氧化变色、产生裂纹、表皮剥落等问题，甚至连一般的不锈钢都难以在400-500℃以上以及腐蚀环境中长期使用。采用表面强化技术对钢材表面进行耐高温和防腐性能的提升，是目前最有效的解决办法。

目前，工业上常采用热喷涂陶瓷涂层进行表面强化。热喷涂过程中，充分熔融的陶瓷粉末粒子撞击基体，极速冷却、凝固形成涂层，由于陶瓷的热膨胀系数一般较低，难以完全填充涂层中的各种微孔和缝隙，且涂层中的残余热应力容易导致裂纹的产生，因此热喷涂制备的陶瓷涂层内部通常含有各种孔洞和微裂纹。在高温和腐蚀环境中，这些孔洞和微裂纹成为氧气和腐蚀介质的优先通道，进而影响涂层的防护效果。

发明内容

鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种能够有效提高基体表面耐高温防腐性能的陶瓷涂层的制备方法及陶瓷涂层。

为解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

本发明提供了一种耐高温防腐陶瓷涂层的制备方法，包括下述步骤：

采用冷喷涂技术在基体表面制备镍基合金过渡层；

在所述镍基合金过渡层表面制备陶瓷涂层；及

对所述陶瓷涂层表面进行重熔。

在其中一些实施例中，在基体表面制备镍基合金过渡层的步骤中，所述冷喷涂的主气为氮气或氦气，压力为2-3.5MPa，温度为300-600℃。

在其中一些实施例中，所述镍基合金的成分为镍基合金成分为NiCrAlY，粒度为15-45μm，形状为球形或近球形。

在其中一些实施例中，所述镍基合金过渡层的厚度为150-200μm。

在其中一些实施例中，在所述镍基合金过渡层表面制备陶瓷涂层的步骤中，具体包括下述步骤：

将陶瓷粉末、添加剂和去离子水进行高能球磨24-72小时，形成均匀分散的悬浮液；

将所述悬浮液通过喷雾干燥获得团聚的陶瓷粉末；

将所述团聚的陶瓷粉末作为原材料，通过热喷涂技术在所述镍基合金过渡层表面制备陶瓷涂层。

在其中一些实施例中，在将陶瓷粉末、添加剂和去离子水进行高能球磨24-72小时，形成均匀分散的悬浮液的步骤中，所述添加剂为粘结剂和分散剂中的至少一种，所述粘结剂为PVA，所述分散剂为PEG，所述添加剂的含量为1-3wt.％。

在其中一些实施例中，在将所述悬浮液通过喷雾干燥获得团聚的陶瓷粉末的步骤中：喷雾干燥后的陶瓷粉末为陶瓷和添加剂的混合物，粒度为50-100μm，形状为球形或近球形。

在其中一些实施例中，所述热喷涂技术为等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂中的一种。

在其中一些实施例中，所述陶瓷涂层厚度为200-350μm。