本发明涉及陶瓷涂层复合材料,具体为一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法。
背景技术:
1、陶瓷涂层是一类无机非金属涂层的总称,指涂层材料为陶瓷的喷涂层,其组成包括:氧化物涂层、非氧化涂层、硅酸盐系涂层、复合陶瓷涂层,并且由于其材料的特殊性,陶瓷涂层也具有了耐磨、耐蚀、防粘、高硬度、耐高温、生物相容性好等优点,陶瓷涂层能灵活的将陶瓷材料的耐高温、耐磨、耐蚀等特点与金属材料的高强韧性、可加工性、导电导热性等相结合,最大限度地两类材料的发挥综合优势,满足机械产品对结构性能和环境性能的需要;能够用于制备陶瓷涂层的材料品种多,且陶瓷与陶瓷、陶瓷与金属、陶瓷与塑料等材料之间可按需组合使用。且容易与原有金属加工的工装条件结合,实现企业的技术改造;陶瓷涂层成型容易,沉积速率较快,涂层厚度可控。可采用不同烧结工艺在薄壁件、空心件和异形件表面喷涂,也可实现制品的局部喷涂强化;可在不同基材上制备陶瓷涂层,加工性能好。例如各类金属、水泥、耐火材料、石料石膏等无机材料;塑料和有机材料;木材、纸板等,其性能均可通过喷涂陶瓷涂层加以改善。陶瓷涂层损坏后,金属基体还可再使用(其它基材若无损坏影响二次使用亦是如此);物料耗费少。陶瓷涂层的厚度一般在几十微米到几毫米之间,再者陶瓷材料密度较小,所以物耗小,但附加值高;可不受工件尺寸和施工场所限制。喷涂的产品可大可小,造型不受限制;既可在热喷涂工厂内施工,也可在现场施工。
2、但是,传统的陶瓷涂层复合材料制备方法存在以下缺点:
3、传统的陶瓷涂层复合材料致密度不高,陶瓷涂层复合材料涂覆后易脱落,无法满足人们的使用需求。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,以解决上述背景技术中提出的传统的陶瓷涂层复合材料致密度不高,陶瓷涂层复合材料涂覆后易脱落,无法满足人们的使用需求的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,包括以下步骤:
3、步骤一、材料选择:选择制备陶瓷涂层的原材料而后制备陶瓷预制体;
4、步骤二、表面处理:采用表面喷砂工艺对陶瓷预制体的表面进行加工;
5、步骤三、第一次涂层处理:通过反应物气体渗透到陶瓷预制体内部,发生化学反应并进行沉积,且对形成的陶瓷涂层进行处理;
6、步骤四、制备第一涂层:将制备的高分子材料a原料混合后涂覆在陶瓷基底上,静止后形成第一涂层;
7、步骤五、制备第二涂层:将制备的高分子材料b原料混合后涂覆在第一涂层上,静止后形成第二涂层;
8、步骤六、第二次涂层处理:对涂覆后第一涂层和第二涂层进行酸碱中和致密度处理。
9、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤一中制备陶瓷预制体具体为将氧化铝纤维、氧化锆纤维、碳化硅纤维和氮化硅纤维呈0°/0°、0°/45°或0°/90°的方向铺层,或将氧化铝纤维布、氧化锆纤维布、碳化硅纤维布和氮化硅纤维布呈0°/0°、0°/45°或0°/90°的方向铺层,并且使用针刺法制备纤维陶瓷预制体。
10、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤二中表面处理中表面喷砂加工参数为:喷砂尺寸80目、喷砂压力0.7mpa、喷砂时间1分钟、喷砂距离15cm、喷砂角度90°和环境温度为室温。
11、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤三中陶瓷涂层处理具体为将具有可烧结性的基体陶瓷原料粉末与连续纤维用浸渍工艺制成坯件,然后高温下加压烧结,使基体材料与纤维结合成复合材料。
12、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤三中反应物气体渗透到陶瓷预制体内部具体为以三氯甲基硅烷为气源,ar为稀释气体,以鼓泡方式用h2作为载气将三氯甲基硅烷带入反应炉内,沉积温度为1200℃左右,系统总压为5kpa,h2与三氯甲基硅烷的摩尔比为10:1。
13、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤四中高分子材料a原料具体为氧化锆、羧基预聚高分子、表面活性剂、羟基自由基捕获剂和柠檬酸。
14、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤五中高分子材料b原料具体为环氧树脂、聚酯树脂和聚醚醚酮。
15、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤六中酸碱中和具体为将碳酸氢钠稀溶液洗涤涂层涂覆在第二涂层外侧中和表面酸性并强化第一涂层和第二涂层力学性能。
16、作为本发明的一种优选技术方案,所述步骤六中致密度处理通过使用特定的混合粉末组合涂覆在第二涂层外侧,所述混合粉末具体为含有c粉、si粉以及hfsi2或zrsi2改性组元的sic内层浆料。
17、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
18、1、通过对第一涂层和第二涂层进行致密度处理,显著提高涂层烧结的致密度,避免陶瓷涂层复合材料涂覆后脱落的现象出现,满足人们的使用需求;
19、2、通过设置第一涂层和第二涂层,第一涂层的涂覆增强陶瓷涂层的抗弯、抗压和抗磨损能力,第二涂层的涂覆增强陶瓷涂层的耐腐蚀和耐高温性能,制备出的陶瓷涂层复合材料实用性高。
1.一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤一中制备陶瓷预制体具体为将氧化铝纤维、氧化锆纤维、碳化硅纤维和氮化硅纤维呈0°/0°、0°/45°或0°/90°的方向铺层,或将氧化铝纤维布、氧化锆纤维布、碳化硅纤维布和氮化硅纤维布呈0°/0°、0°/45°或0°/90°的方向铺层,并且使用针刺法制备纤维陶瓷预制体。
3.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤二中表面处理中表面喷砂加工参数为:喷砂尺寸80目、喷砂压力0.7mpa、喷砂时间1分钟、喷砂距离15cm、喷砂角度90°和环境温度为室温。
4.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤三中陶瓷涂层处理具体为将具有可烧结性的基体陶瓷原料粉末与连续纤维用浸渍工艺制成坯件,然后高温下加压烧结,使基体材料与纤维结合成复合材料。
5.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤三中反应物气体渗透到陶瓷预制体内部具体为以三氯甲基硅烷为气源,ar为稀释气体,以鼓泡方式用h2作为载气将三氯甲基硅烷带入反应炉内,沉积温度为1200℃左右,系统总压为5kpa,h2与三氯甲基硅烷的摩尔比为10:1。
6.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤四中高分子材料a原料具体为氧化锆、羧基预聚高分子、表面活性剂、羟基自由基捕获剂和柠檬酸。
7.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤五中高分子材料b原料具体为环氧树脂、聚酯树脂和聚醚醚酮。
8.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤六中酸碱中和具体为将碳酸氢钠稀溶液洗涤涂层涂覆在第二涂层外侧中和表面酸性并强化第一涂层和第二涂层力学性能。
9.根据权利要求1所述的一种高分子材料与陶瓷涂层的复合界面增强方法,其特征在于:所述步骤六中致密度处理通过使用特定的混合粉末组合涂覆在第二涂层外侧,所述混合粉末具体为含有c粉、si粉以及hfsi2或zrsi2改性组元的sic内层浆料。