钛合金高温防护陶瓷涂层的制备与性能

纳米陶瓷涂层的典型应用领域

纳米陶瓷涂层的一些典型应用领域: 飞机发动机、燃气轮机零部件： 热障涂层（TBC）被广泛地应用在飞机发动机、涡轮机和汽轮机叶片上，保护高温合金基体免受高温氧化、腐蚀，起到隔热、提高发动机进口温度和发动机推重比作用的一种陶瓷涂层材料。8YSZ材料被用做热障涂层材料在军用发动机已应用几十年了，它的缺点是不能突破1200o C的使用温度，但现在军用发动机的使用温度已经超过1200o C，因此急需材料方面的突破。另外，地面燃气轮机的热障涂层材料基本受制于国外，也亟待国产化。国内外研究指出含锆酸盐的双陶瓷热障涂层被认为是未来发展长期使用温度高于1200o C的最有前景的涂层结构之一。用纳米结构锆酸盐粉体喂料制备的纳米结构双陶瓷型n-LZ/8YSZ热障涂层的隔热效果明显好于其它现有涂层，与相同厚度的传统微米结构单陶瓷型8YSZ 热障涂层相比，隔热效果提高了70%。而且，纳米结构的双陶瓷型涂层具有比其它两种涂层层更好的热震性能。 军舰船舶零部件： 纳米结构的热喷涂陶瓷涂层早已广泛应用于美国海军装备(包括军舰、潜艇、扫雷艇和航空母舰)上的数百种零部件。纳米结构陶瓷涂层的强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、热震抗力等均比目前国内外商用陶瓷涂层材料中质量好、销量大的美科130涂层的性能显著提高。有着高出1倍的韧性，高出4-8倍的耐磨性，高出1-2倍的结合强度和抗热震性能和高出约10倍的疲劳性能。表1给出了纳米结构的热喷涂陶瓷涂层在美国海军舰船上的一些典型应用。 表1 一些美国海军舰船上应用的热喷涂纳米Al2O3/TiO2陶瓷涂层 零部件船上系统基体材料使用环境 水泵轴储水槽NiCu合金盐水 阀杆主柱塞阀不锈钢蒸汽 轴主加速器碳钢盐水 涡轮转子辅助蒸汽碳钢油 端轴主推进发动机青铜盐水 阀杆主馈泵控制不锈钢蒸汽 膨胀接头弹射蒸汽装置CuNi合金蒸汽 支杆潜艇舱门不锈钢盐水 流量泵燃料油碳钢燃料油 柴油机、工程机械零部件: 高性能纳米结构陶瓷涂层可以大幅度提高材料或零部件的硬度、韧性、耐磨性、抗腐蚀性和耐高温性能，因此可广泛应用于柴油发动机、工程机械等领域。如缸体、泵轴、机轴、曲轴、凸轮轴、轴瓦、连杆瓦、柱塞、阀杆、阀座、液压支杆、缸盖、活塞销、活塞和活塞环等零部件。如：纳米陶瓷涂层来大幅度提高曲轴的抗疲劳强度、硬度和耐磨性；纳米陶瓷涂层用于活塞无疑会是最具有高性价比的工艺技术；纳米陶瓷涂层将给与主轴瓦及连杆瓦以更高的强度、硬度和韧性，显著提高其耐磨性能，极大地减小曲轴的磨损、有效地防止烧瓦、抱瓦及烧

无机硅酸盐耐高温材料的制备

实验名称：无机硅酸盐耐高温材料的制备为适应石油化工、冶金、化肥等工业的发展，研制耐高温涂料已成为一项重要课题。一般涂料在高温条件下会发生热降解和碳化作用，导致涂层破坏，不能起到保护作用。而耐高温涂料则具有相当的优势，其在高温条件下，涂层不龟裂、不起泡、不剥落，仍能保持一定的物理机械性能，使物件免受高温化学腐蚀、热氧化、延长使用寿命。耐高温涂料被广泛应用于烟囱、高温蒸汽管道、热交换器、高温炉、石油裂解设备等方面，乃至应用于航空、航天等领域。 耐高温涂料品种较多，目前国内多使用有机硅耐高温涂料、酚醛树脂、改性环氧涂料、聚氨酯等高分子化学材料，其耐热温度一般都低于600℃，并且易燃烧，成本较高。相对而言，无机耐高温涂料却具有耐热温度高、耐热性好、硬度高、寿命长、污染小、成本低等特点，但是涂层一般较脆，在未完全固化之前耐水性不好，对底材的处理要强求较高。一．实验目的 1．了解无机耐高温涂料的性能和应用。 2．掌握无机硅酸盐耐高温材料的方法和操作的注意事项。 3．通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二．实验原理 本实验所制备的硅酸盐耐高温无机涂料是使用无机物硅酸钠、二氧化硅、二氧化钛等耐酸耐碱性好的氧化物，按一定比例混合均匀，涂于需要的底材上，在一定温度下烘烤后，可形成致密、均匀、耐高温、抗氧化、耐老化、耐酸耐碱性能较好的涂层。 它是以硅酸钠和二氧化钛为成膜物质，通过水分蒸发和分子间硅氧键的结合所形成的无机高分子聚合物来实现成膜，对光、热和放射性具有稳定性，同时二氧化钛具有很好的着色力、遮盖力以及化学稳定性，故该涂料有优良的耐热和耐老化性能以及良好的附着力。三．实验试剂及器材： 实验仪器：马弗炉；胶头滴管；烧杯（100mL）；电子天平；铁片；研钵；玻璃棒；钢尺；小刀；测试专用胶带。 实验试剂：Na2SiO3·9H2O（A.R）；SiO2(A.R)；TiO2(A.R)；蒸馏水；6mol/L的HCl溶液；40%的NaOH溶液。

不锈钢表面金属陶瓷涂层技术

摘要 近年来，随着现代化工业的不断进步与发展，人们对于材料的性能要求越来越高，其中较为重要的一点便是材料的耐磨性。众所周知，磨损现象不论在科研实践还是日常生活中都是很常见的，并且若不及时更换调整便极有可能造成严重的安全事故。因此，如何提高易磨损材料的耐磨性能便显得尤为重要。 锌锅沉没辊是热浸镀锌设备中一种重要零件，我国锌锅沉没辊的辊轴与辊套需要从国外进口，不仅价格昂贵而且磨损严重，平均一周就需要更换一次设备，导致轧制的成本很高。所以锌锅沉没辊辊轴与辊套的耐磨性是一个越来越受到重视的问题。本设计旨在制备316L不锈钢表面的耐磨陶瓷涂层来缓解锌锅沉没辊的辊轴与辊套过于严重的磨损，以此延长锌锅沉没辊的辊轴与辊套的寿命，提高生产效率。 我们通常用表面合金化、表面形变强化、表面涂层强化等方法来提高材料耐磨性。本设计借助钎涂原理，分别以氧化铝和碳化钨作为陶瓷增强相材料，Ni82CrSiB合金为钎料，利用真空钎涂的方法制作出较为耐磨的陶瓷涂层，从而达到提高不锈钢表面耐磨性的要求。试验结果表明：氧化铝与钎料的润湿效果不够理想，在涂层中没能发现氧化铝相，即以氧化铝作为陶瓷增强相材料无法达到预期目标；而碳化钨颗粒在涂层中分布较均匀，涂层表面光滑，有金属光泽，并且与不锈钢表面冶金结合良好，硬度达到了不锈钢基体的6倍以上，有望大幅提高材料的耐磨性能。 关键词：金属陶瓷涂层；钎涂技术；硬度

Brazing Process of Metal-ceramic Coating on Stainless Steel Abstract In recent years, with the continuous progress and modernization of industrial development, people are increasingly demanding high-performance materials, one of the important points is the wear resistance. As we all know, the wear phenomena both in research and practice is still very common in daily life, and if not timely replacement of adjustments it is very likely result in serious accidents. Therefore, how to improve the wear resistance of the material is particularly important. The zinc pot sink roll is one of the important parts of hot dip galvanizing equipments. The bush of zinc pot sink rolls needs to be imported from abroad, and it is not only expensive but also badly worn., it needs to be replaced once per week, and that would lead to the high cost of rolling. Therefore, the wear resistance of the zinc pot sink roller bearing is a question with more and more attention. This design is in order to prepare the surface of 316L stainless steel wear-resistant ceramic coating to solve the zinc pot sink roll shaft and insert wear too serious problem to extend the life of the equipment and The main methods of improving the wear resistance for material are surface strain hardening, surface alloying, surface coating strengthened and so on. In this design, we use the braze coating principle, and make the Al2O3 and WC as ceramic reinforcement materials, Ni82CrSiB as the brazing. The method of using the vacuum braze coating to produce more wear-resistant ceramic coating, so as to improve wear resistance of the stainless steel surface requirements. The results showed that: The wetting effect of Al2O3 and brazing filler is not satisfactory, and we could not find alumina phase in the coating, that is to say, Al2O3 as the ceramic reinforcement materials can not achieve the desired goal. However, WC particles in the coating are distributed more evenly. The coating surface is smooth, with a metallic luster, and it is a good metallurgical bond with the stainless steel surface. Its hardness is more than 6 times the stainless steel substrate, and it can be required to improve the wear resistance. Key Words：metal-ceramic coating; braze coating process; hardness

特种陶瓷涂层的制备

特种陶瓷及涂层制备与加工中的新原理与新工艺 摘要：特种陶瓷及其涂层以其良好的抗腐蚀和抗摩擦性能，受到人们的广泛关注。尤其是陶瓷涂层的应用，大大提高了材料的抗腐蚀抗磨损能力。近些年来，陶瓷涂层的制备加工新技术和新工艺层出不穷，本文将就介绍陶瓷涂层的制备方法，制备工艺及其原理予以简要介绍。关键词：陶瓷涂层；原理；工艺 众所周知，陶瓷材料具有良好的耐腐蚀和耐磨损性能，可以较好的弥补金属材料在这一方面的缺点，但是陶瓷材料具有本征的脆性，韧性较差。金属表面喷涂陶瓷涂层可以很好的解决这一问题，充分利用了陶瓷的抗腐蚀和抗磨损能力和金属的良好韧性。 一、热喷涂技术 热喷涂技术是在1908年由瑞士的肖普（schoop）博士发明（首创）并用雾化装置进行喷涂试验的。在1913年制作出世界首台丝材喷枪，并在其后逐渐完善和得到应用。1920年，日本人去瑞士考察后，发明了以交流电为热源的电弧热喷涂装置，但因交流电不稳定，效率低，涂层质量差等原因，这种交流电弧热喷涂技术及装置未能得到实际的推广和应用。后来德国改用直流电源后，电弧喷涂才有了真正的实用价值。1938年，美国研制成功了电弧丝材喷枪，其后又研制出粉末氧－乙炔火焰喷枪。1953年，当时的西德研制出自熔性合金粉，这是喷涂材料发展的一次重大突破（是粉末喷涂材料从单一金属向合金材料发展，从低熔点材料向高熔点材料发展，从低耐磨性向高耐磨性发展的里程碑）。上世纪50年代后期，美国又相继研制出爆炸喷涂和等离子喷涂，满足了当时航空、导弹等尖端技术对涂层性能的需要。上世纪60～70年代，是喷涂材料发展十分活跃的时期，美国、加拿大、瑞士、西德、比利时等国分别研制生产出系列的复合粉、多种自熔合金粉、陶瓷粉、金属陶瓷粉和自粘结复合粉等，这其中包括以Ni-AL为基础的放热型复合粉，这些材料的出现以及材料生产技术的不断完善，使得喷涂材料更加齐备和商品化，满足了当时，直到今天人们在这方面的需求。我国的热喷涂技术及工程应用早在上世纪50年代初就开始了丝的电弧热喷涂（据资料报道，就在江浙一带的高压输电钢结构塔上喷涂Zn涂层防腐，至今仍在起着防腐蚀的作用）。60年代在某些军工部门，主要是航空部门开始研究等离子；70年代由于一些大国对我国的限制，为了满足国防的特殊需求，我国的

钛合金高温防护陶瓷涂层的制备与性能

钛合金高温防护陶瓷涂层的制备与性能本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！ 引言 钛合金因具有比强度高的特点而在航空航天等领域得到了广泛的应用。由于金属钛的化学活性较高，在高温环境中极易被氧化，生成脆性的无保护性疏松氧化层，氧分子可以透过氧化层继续氧化钛合金基体，钛合金器件在高温环境中迅速失效，因而在高温环境中使用的钛合金器件需要对其进行抗高温氧化防护处理。 表面改性处理是提高钛合金抗高温氧化性能的重要途径之一，其原理主要是在钛合金表面形成一层阻隔层来阻挡高温腐蚀空气与钛合金基体接触。目前针对钛合金抗高温氧化表面防护技术主要可分为扩散涂层、气相沉积陶瓷涂层、溅射涂层、搪瓷涂层等，但是制备过程中温度较高，工艺较为复杂，制备温度一般在1 000 ℃以上，较高的温度会影响基体组织，进而恶化基体的力学性能，降低制备温度成为高温防护陶瓷涂层技术亟须解决的问题之一。 1 试验部分

试验材料 涂料配方及配制方法 经过前期正交试验优化，得到的涂料配方所列。 无机陶瓷涂料的配制步骤如下：将g 磷酸二氢铝溶液溶于g 蒸馏水中，形成均匀溶液后加入g 正硅酸四乙酯后密封搅拌24 h，形成均匀透明的溶液，随后加入g 氧化锌与g 氧化镁，使之完全溶解。加入g 纳米六方氮化硼粉末，分散均匀后加入g 纳米氧化铝粉末，分散均匀后在超声震荡的条件下搅拌15 min。 样品制备 用砂布将TC18 钛合金表面打磨光亮，去除表层氧化皮。采用空气喷涂的方式在钛合金表面喷涂配制好的涂料，喷涂完成后涂料应完全覆盖合金表面，随后将喷涂好的试样转移到烘箱中固化，固化工艺为：120℃保温2 h、200 ℃保温5 h、350 ℃保温5 h。 性能检测方法 试样制备完成后，采用上海中奕KSY-6D-16K 箱式电阻炉进行抗热震性试验以及高温氧化试验。抗热震性试验采用急冷裂纹判定法进行，将试样从900℃电阻炉中取出后分别置于室温环境中进行空冷和水冷却，冷却后重新加热，一直循环到试样出现明显缺陷。高温氧化试验采用增重法进行，试验温度为

陶瓷涂层

陶瓷涂层 一、金属基陶瓷涂层简介 金属基陶瓷涂层是指涂在金属表面上的耐热无机保护层或表面膜的总称。他能改变金属底材料外表面的形貌、结构及化学组成，并赋予底材料新的性能。涂层的种类很多；按其组成可分为硅酸盐系涂层、氧化物涂层、非氧化物涂层及复合陶瓷涂层等，按工艺方法可分为熔烧涂层、喷涂涂层、气相沉积及扩散涂层、低温烘烤涂层、电化学工艺涂层、溶胶-凝胶涂层及原位原位反应涂层等；按其性能与用途可分为温控涂层（包括温控、隔热、红外辐射涂层等）、耐热涂层（包括抗高温氧化、抗腐蚀、热处理保护涂层等）、摩擦涂层（包括减磨、耐磨润滑涂层）、电性能涂层（包括导电、绝缘涂层等）、特种性能涂层（包括电磁波吸收、防原子辐射涂层等）及工艺性能涂层等。 二、金属基陶瓷涂层制备技术 1．喷涂法（等离子喷涂法） 2．化学气相沉积法（CVD）：在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用，使混合气体的某些成分分解，并在基体表面形成一种金属或化合物的固态薄膜镀层。 3．物理气相沉积法（PVD）：离子镀法、溅射法、蒸镀法、离子注入等，离子化使镀层更致密。目前CVD和PVD的界限已不明显，两者相互渗透，CVD技术引入等离子活化等物理过程，出现了PACVD技术，PVD技术也引入反应气体产生化学过程。 4．复合镀层 5．溶胶-凝胶法 6．原位反应法 三、应用 航天航空工业：航天飞机机身外皮发动机涡轮叶片燃烧室内壁齿轮箱传送装置 电力电子工业：增加介电常数 汽车工业：为了减轻重量而开发新一代汽车发动机，欧洲、日本的汽车制造厂已经采用了合金上电解沉积Ni-SiC复合镀层，这种镀层还能大大提高耐膜性能、润滑性能和耐高温氧化性能。将氧化锆陶瓷粉末喷涂在内燃机的燃烧室内壁，可提高内燃机的工作温度、节省燃料和简化结构。 切削刀具上的应用：硬度高、耐热粘结性强、化学稳定性高、切削韧性好、切削性能优良等特点。单双三层刀具，陶瓷镀层刀具寿命是原来的1-2倍，多镀层刀具是陶瓷镀层刀具寿命的0.5-1倍， 冶金和机械工业：金属的冶炼热加工和热处理都要在高温下进行，防止金属的高温氧化、渗氮、渗氧，往往在金属表面涂热处理保护涂层。 生物医学的应用：改善人体与金属的生物相容性。 石油化工：防腐 陶瓷、玻璃生产：增加强度和寿命 食品包装：耐热、高阻隔、透明度

无机耐高温涂料的制备

无机耐高温涂料的制备 为适应石油化工、冶金、化肥等工业的发展，研制耐高温涂料已成为一项重要课题。一般涂料在高温条件下会发生热降解和碳化作用，导致涂层破坏，不能起到保护作用。而耐高温涂料则具有相当的优势，其在高温条件下，涂层不龟裂、不起泡、不剥落，仍能保持一定的物理机械性能，使物件免受高温化学腐蚀、热氧化、延长使用寿命。耐高温涂料被广泛应用于烟囱、高温蒸汽管道、热交换器、高温炉、石油裂解设备等方面，乃至应用于航空、航天等领域。 一、实验目的 1.了解耐高温涂料的性能与应用。 2.学习无机硅酸盐耐高温涂料的制备方法。 二、实验原理 使用无机物硅酸钠、二氧化硅、二氧化钛等耐酸耐碱性好的氧化物，按一定比例混合均匀，涂于需要的底材上，在一定温度下烘烤后，可形成致密、均匀、耐高温、抗氧化、耐老化、耐酸耐碱性能较好的涂层。它是以硅酸钠和二氧化硅为成膜物质，通过水分蒸发和分子间硅氧键的结合所形成的无机高分子聚合物来实现成膜，对光、热和放射性具有稳定性，同时二氧化钛具有很好的着色力、遮盖力和化学稳定性，故该涂料有优良的耐热和耐老化性能及良好的附着力。 三、实验仪器与试剂 实验仪器：马弗炉，研钵，玻璃棒，电子天平，干燥箱，铁片。 实验原料：Na2SiO3·9H2O , SiO2TiO2 , TiO2 四、实验步骤 1.无机硅酸盐耐高温涂料的制备： ①打磨事先准备好的底材表面，以除去污物和氧化膜。

②取1.0032g Na2SiO3·9H2O，0.6060gSiO2, 0.8053gTiO2固体于研钵中，混匀、研磨后，加入0.5mL水，用玻璃棒搅拌，混匀，得白色糊状物。 ③用刮涂法把白色糊状物均匀涂于处理好的底材表面上，涂抹要平整，涂层要致密。 ④涂层晾干后，将共置于升温至800℃的马弗炉中，烘烤20min，取出后至少在室温下放5min。 ⑤将马弗炉温度升至300℃，再把上一步制好的涂层放入其中，并在300℃下烘烤20min，取出，即可得到白色的耐高温涂料。 2.涂层性能检测： ①附着力（划格法）：用专用划格器或美工刀在涂层上划100个方格，以适当力度敲击底面；如方格无脱落则判定附着力为100/100,1个脱落判定为99/100，依此类推。 ②耐酸性和耐碱性：在涂层上用滴管分别滴加6mol/L盐酸溶液，40%的氢氧化钠溶液各1滴于不同地方，在5min后，观察涂层有无失光，起泡，脱落，变黄等现象。 五、实验结果记录与处理 M TiO2=0.6053g M Na2SiO3·9H2O=1.0032g M SiO2=0.6060g 涂层性能记录表

表面改性技术在陶瓷材料中的应用

表面改性技术在陶瓷材料中的应用 引言: 材料表面处理是材料表面改性和新材料制备的重要手段,材料表面改性是目前材料科学最活跃的领域之一。传统的表面改性技术,方法有渗氮、阳极氧化、化学气相沉积、物理气相沉积、离子束溅射沉积等。随着人们对材料表面重要性认识的提高,在传统的表面改性技术和方法的基础上,研究了许多用于改善材料表面性能的技术,主要包括两个方面:利用激光束或离子束的高能量在短时间内加热和熔化表面区域,从而形成一些异常的亚稳表面;离子注入或离子束混合技术把原子直接引进表面层中。陶瓷材料多具有离子键和共价键结构,键能高,原子间结合力强,表面自由能低,原子间距小,堆积致密,无自由电子运动。这些特性赋予了陶瓷材料高熔点、高硬度、高刚度、高化学稳定性、高绝缘绝热性能、热导率低、热膨胀系数小、摩擦系数小、无延展性等鲜明的特性。但陶瓷材料同样具有一些致命的弱点,如:塑性变形差,抗热震和抗疲劳性能差,对应力集中和裂纹敏感、质脆以及在高温环境中其强度、抗氧化性能等明显降低等。 正文: 一、陶瓷材料表面改性技术的应用 1.不同添加剂对陶瓷材料性能的影响。 由于陶瓷材料的耐高温特性经常被应用到高温环境中,特别是高温结构 陶瓷,其高温抗氧化性受到人们的关注。Si 3N 4 是一种强共价结合陶瓷,具有高 硬度、高强度、耐磨和耐腐蚀性好的性能。但是没有添加剂的Si 3N 4 几乎不 能烧结,陶瓷材料的高温强度强烈地受材料组成和显微结构的影响,而材料的显微结构特别是晶界相组成是受添加剂影响的,晶界相的组成对高温力学性能的影响极其敏感。对致密氮化硅而言,坯体中的物质传递对材料的氧化起着决定性作用,一般认为,在测试条件下,具有抛物线规律的氮化硅材料,其决定氧化的主要因素取决于晶界的添加剂离子和杂质离子的扩散速率,不同的添加剂对氮化硅陶瓷的氧化行为影响有所不同[1,2,3]。 2．离子注入技术。 离子注入就是用离子化粒子,经过加速和分离的高能量离子束作用于材料表面,使之产生一定厚度的注入层而改变其表面特性。可根据需要选择要注入的元素,并根据工艺条件控制注入元素的浓度分布和注入深度,形成所需要的过饱和固溶体、亚稳相和各种平衡相,以及一般冶金方法无法得到的合金相或金属间化合物,可直接获得马氏体硬化表面,得到所需要的表面结构和性能由于形成的改性表面不受热力学条件的限制(相平衡、固溶度),所以具有独特的优点。离子注入表面处理技术有:金属蒸汽真空弧离子源离子注入,等离子源注入等。在相同的条件下,重离子比轻离子有更强烈的辐射硬化,因此其对抗弯强度的增加更显著;由于单晶的表面缺陷少所以增加效果 更好]7,6[。

水性耐高温抗氧化无机涂料

水性耐高温抗氧化无机涂料 芮龚（上海胜星树脂涂料有限公司，201405） 摘要：论述了钢坯在高温下的氧化机理及其防护涂料的发展现状。研制了一种水性耐高温抗氧化无机涂料，其可常温干燥，能够防止钢坯脱碳和抗氧化。对产品的应用结果进行了分析。 关键词：钢坯；耐高温涂料；无机涂料；抗氧化涂料 0 引言 钢铁材料在高温氧化性气氛下会发生表面氧化，氧化不仅引起钢铁损耗，还会导致钢铁中合金元素的贫化，影响钢铁产品的质量和机械性能。众所周知，钢坯在轧制前，一般都要经过一定温度和氧化性气氛的加热炉加热或均热。由于钢坯在加热炉内被长时间加热，其表面与气氛中的氧在高温下发生强烈的氧化反应而生成大量的氧化铁皮，使钢的成材率显著降低。据有关资料介绍，钢材因各种热作用造成的氧化损失，相当于世界年产粗钢的4%~6%。对于中高碳钢，在加热过程中除氧化烧损外，还会造成表面脱碳，机械性能降低。对于含有Ni、Cu、Cr、Si 等合金元素的特殊钢，加热时这些元素发生氧化，在钢坯表面形成很难剥落的金属氧化物表层，轧制前即使用高压水清除也很难全部除尽，轧制时容易被压入钢中，形成表面缺陷。常规轧钢生产中通常通过自动调整加热炉内燃气组分、快速加热和真空保护来实现钢材的少氧、无氧化加热。但这种控制方法往往投资成本高，设备维护与控制困难，大规模生产实际应用效果差。从使用方法和经济角度考虑，研制一种在加热过程中对钢坯具有良好的保护性能，出炉后又能及时剥落的防止钢坯氧化用涂料是很有意义的。 1 发展现状 关于用于钢坯加热过程的抗氧化涂料，国内外科技工作者开展了一些研究。目前现有的高温抗氧化涂料主要有以下几种。 1.1 有机硅酸盐涂料 有机硅酸盐涂料由玻璃料和以耐热树脂为基料的有机聚合物组成。目前一般的耐热聚合物耐400℃以上温度很困难，可以在其中加入无机耐热填料，通过有机无机结构相结合的方法来提高涂层的耐热抗氧化性能。在低温（<400℃）阶段，抗氧化功能由有机结构承担，而在高温（>400℃）阶段，此功能则由无机结构承担。它的作用原理是：当耐热聚合物受热分解、炭化，失去足够的黏结性能时，玻璃料开始软化，继续起与基体表面黏附成膜的作用。玻璃料属硅酸盐类物质，热稳定性好，它的加入大大提高了涂层的使用温度和寿命，使用温度可达760℃。采用适当比例的高、中、低熔点的玻璃粉，能获得高温附着力好、有光泽、耐腐蚀、耐热冲击的高温保护涂层。国外已制备出一些用于中等温度条件下的功能良好的有机硅酸盐涂层。如日本，用有机硅树脂、环氧有机硅树脂、醇酸改性有机硅树脂基料30%~50%，300~500 ℃玻璃粉20%~40%，耐热填料10% 和玻璃助熔剂5% 制成耐高温涂料，涂层在600℃/100 h使用条件下附着力保持100%，可作为表面温度在600~700℃的石油裂解炉和各种热交换器的高温保护涂层。美国Dampney 公司制备的Thumalox240 绿色有机硅树脂玻璃涂层，用于Inland 钢铁公司反射炉喷射器上，在480~760℃下使用3 年，保护性能良好，能耐热、耐化学腐蚀和温度交变。有机硅酸盐涂料制备的涂层特点是附着强度高，可用于金属的长期抗高温氧化。因它不含水分，所以涂覆后干燥快，且不会在普通低合金钢上引起锈蚀，可用来保护容易形成锈斑的钢材，但其仅适用于在800℃以下抗氧化。 1.2 无机玻璃体类涂料 无机玻璃体类涂料制备的涂层在高温下，涂层由固体堆积状态逐渐软化，成为半熔黏滞态甚至熔融态，形成致密熔膜。涂层从软化开始具有一定的保护能力，直至出现熔融态液相，涂层致密度增加，保护能力增强。这类涂层往往用于临时热加工过程的抗高温氧化，所以需要有自剥落性能。玻璃体类涂料制备的涂层包括以高温熔炼后的玻璃为主要原料的珐琅涂层，以及以玻璃形成物为基料的氧化物陶瓷涂层。玻璃的主要组分一般有硅酸盐、铝酸盐和硼酸盐等。近年来，国外玻璃体类高温涂层的研究发展很快，通过各种改进处理使涂层具有更高的机械性能和高温稳定性。日本和前苏联一些专利介绍了用于金属高温保护的玻璃体类涂层技术。玻璃珐琅涂料所制备的涂层主要由二氧化硅（SiO2）和三氧化二硼（B2O3）为主的多元氧化物经过高温熔炼的玻璃料组成，SiO2、B2O3 形成涂层的网架，一般还加入碱金属氧化物、碱土金属氧化物助熔剂，以及某些高温稳定的氧化物作填料，这些辅助氧化物影响涂层

陶瓷涂层技术知识

陶瓷涂层技术知识 一、金属基陶瓷涂层简介 金属基陶瓷涂层是指涂在金属表面上的耐热无机保护层或表面膜的总称。他能改变金属底材料外表面的形貌、结构及化学组成，并赋予底材料新的性能。涂层的种类很多；按其组成可分为硅酸盐系涂层、氧化物涂层、非氧化物涂层及复合陶瓷涂层等，按工艺方法可分为熔烧涂层、喷涂涂层、气相沉积及扩散涂层、低温烘烤涂层、电化学工艺涂层、溶胶-凝胶涂层及原位原位反应涂层等；按其性能与用途可分为温控涂层（包括温控、隔热、红外辐射涂层等）、耐热涂层（包括抗高温氧化、抗腐蚀、热处理保护涂层等）、摩擦涂层（包括减磨、耐磨润滑涂层）、电性能涂层（包括导电、绝缘涂层等）、特种性能涂层（包括电磁波吸收、防原子辐射涂层等）及工艺性能涂层等。 二、金属基陶瓷涂层制备技术 1．喷涂法（等离子喷涂法） 2．化学气相沉积法（CVD）：在相当高的温度下，混合气体与基体的表面相互作用，使混合气体的某些成分分解，并在基体表面形成一种金属或化合物的固态薄膜镀层。 3．物理气相沉积法（PVD）：离子镀法、溅射法、蒸镀法、离子注入等，离子化使镀层更致密。目前CVD和PVD的界限已不明显，两者相互渗透，CVD技术引入等离子活化等物理过程，出现了PACVD技术，PVD技术也引入反应气体产生化学过程。 4．复合镀层 5．溶胶-凝胶法 6．原位反应法 三、应用 航天航空工业：航天飞机机身外皮发动机涡轮叶片燃烧室内壁齿轮箱传送装置 电力电子工业：增加介电常数 汽车工业：为了减轻重量而开发新一代汽车发动机，欧洲、日本的汽车制造厂已经采用了合金上电解沉积Ni-SiC复合镀层，这种镀层还能大大提高耐膜性能、润滑性能和耐高温氧化性能。将氧化锆陶瓷粉末喷涂在内燃机的燃烧室内壁，可提高内燃机的工作温度、节省燃料和简化结构。 切削刀具上的应用：硬度高、耐热粘结性强、化学稳定性高、切削韧性好、切削性能优良等特点。单双三层刀具，陶瓷镀层刀具寿命是原来的1-2倍，多镀层刀具是陶瓷镀层刀具寿命的0.5-1倍， 冶金和机械工业：金属的冶炼热加工和热处理都要在高温下进行，防止金属的高温氧化、渗氮、渗氧，往往在金属表面涂热处理保护涂层。 生物医学的应用：改善人体与金属的生物相容性。 石油化工：防腐 陶瓷、玻璃生产：增加强度和寿命 食品包装：耐热、高阻隔、透明度 四、发展方向 1．发展新涂层：研究解决陶瓷涂层与金属基体的热膨胀系数匹配问题，从而提高涂层与金属的结合力。 2．发展新工艺：简便、成本低、生产效率高以及产生无缺陷涂层的工艺 3．无损探伤方法，韧性、粘结强度等。 五、金属陶瓷镀膜技术在车用内燃机上的应用 为降低内燃机活塞环与气缸套表面的摩擦因数，提高发动机的机械效率，进而提高内燃机的性能，在内燃机活塞环上应用了金属陶瓷镀膜技术。采用此项技术后，发动机成本仅增加3%-5%，而整机动力性和经济性得到了明显改善，实用价值很高。

超高温陶瓷

超高温陶瓷 材料科学杂志39(2004)5979 – 5985 硅基陶瓷和复合材料在高氧压力下的燃烧阻力 美国宇航局格伦研究中心/凯斯西储大学，克利夫兰， 俄亥俄州44135，美国 E-mail: Ali.Sayir@https://www.wendangku.net/doc/1f13507237.html, F . S .劳维利 美国宇航局太空飞行中心，FC，35812，美国 陶瓷基复合材料在高氧压力下的耐燃烧性预计会对富氧推进系统的发展提供一些信息。与金属相比，硅基陶瓷，碳化硅，氮化硅和碳化硅复合材料都有共价键的特点，不同的是它们能促进燃烧。这些材料分解的温度很高，而不是通过离散固液相变（熔化）。硅基陶瓷和复合材料在很高的氧气压力和临界阈值压力，在此临界压力下没有试样能维持燃烧组成，粘接的性质和氧的溶解度。2004年Kluwer学术出版社 1介绍 当把凝聚相材料，液体或固体，按计划放到富氧环境中时，可燃混合物就形成了。如果这种混合物被点燃，火焰就会包围凝聚相燃烧。理解和控制使用这一物理现象称为燃烧，它对人类日常生活以及各种技术，如能源转换，冶金，自然，航空和航天工业的应用有重大意义。在给定的温度和压力下，物质与氧气和潜在火源安全共存的能力对材料在推进系统中的选择范围是至关重要的。 大多数航空航天系统的结构组成部分都是金属合金，许多研究，特别是对高压系统的研究，一直致力于金属和金属合金的氧燃烧。当氧气从周围移动到燃烧前锋面时，材料与金属的粘接特性可以使之充当燃料，通过表面蒸发和扩散运动到火焰前锋面。这种对凝聚相燃烧的说明是最容易的，通常适用于发生气相反应后被称为均匀燃烧的滴烧。格拉斯曼[ 1]，在他的开创性工作中对金属液滴的气相燃烧作出了一些充分的解释，但不全是基于实验事实。热化学预测对阐明在高温高压下过渡态金属的反应途径是不可用的。多元合金进一步的并发症出现了，图[ 1，2 ]已经表明燃烧性对间歇性的成分变化很敏感。陶瓷基复合材料有着比金属明显低的密度并且在高温下也能提供足够的强度和韧性，这使得它们成为航空航天结构应用中的理想选择。除了这些事实，陶瓷基复合材料在很高氧气压力下的燃烧特性还没有被提前研究，这一发现表明本研究集中在陶瓷基复合材料的固相燃烧特性上。在这一研究中，有几个因素影响着特定复合机陶瓷材料的选择。第一，单片碳化硅，氮化硅以及碳化硅复合材料由于有提高性能和降低重量的能力，因此都是先进推进系统的潜在候选者。第二，碳化硅或碳化硅复合材料和单片氮化硅的初步氧相容性结果分别表现出了温和和良好的抗氧化性。第三，目前，碳化硅或碳化硅复合材料在其领域是最成熟的结构材料。最后，两者都是现成的商业材料。 2．实验的

无机耐高温涂料的制备

无机耐高温涂料的制备 一、实验目的 1.了解无机耐高温涂料的性能和应用。 2.掌握无机硅酸盐耐高温材料的方法和操作的注意事项。 3.通过实验方案设计，提高分析问题和解决问题的能力。 二、实验原理 耐高温涂料，亦称耐热涂料，一般是指在200℃以上，漆膜不变色、不脱落，仍能保持适当的物理机械性能的涂料，使被保护对象在高温环境中能正常发挥作用的特种功能性涂料。耐高温涂料一般由耐高温聚合物、颜填料、溶剂和助剂组成。同其它抗高温氧化腐蚀手段相比，耐高温涂料以其大面积施工工艺性能良好、成本低、效果显著等优点受到人们的青睐，已被广泛用于高温场合的表面保护，例如：钢铁厂的烟囱、高温管道、高温炉、石油裂解装置及高温反应设备等的装饰及防护。[1] 早期的耐高温涂料主要为无机类产品。目前，经过发展，耐高温涂料种类很多，但一般仍可分为有机和无机两大类。目前国内多使用有机硅耐高温涂料、酚醛树脂、改性环氧涂料、聚氨酯等高分子化学材料，其耐热温度一般都低于600℃，并且易燃烧，成本较高。相对而言，无机耐高温涂料却具有耐热温度高、耐热性好、硬度高、寿命长、污染小、成本低等特点，但是涂层一般较脆，在未完全固化之前耐水性不好，对底材的处理要强求较高。[2] 本实验所制备的硅酸盐耐高温无机涂料是使用无机物硅酸钠、二氧化硅、二氧化钛等耐酸耐碱性好的氧化物，按一定比例混合均匀，涂于需要的底材上，在一定温度下烘烤后，可形成致密、均匀、耐高温、抗氧化、耐老化、耐酸耐碱性能较好的涂层。它是以硅酸钠和二氧化钛为成膜物质，通过水分蒸发和分子间硅氧键的结合所形成的无机高分子聚合物来实现成膜，对光、热和放射性具有稳定性，同时二氧化钛具有很好的着色力、遮盖力以及化学稳定性，故该涂料有优良的耐热和耐老化性能以及良好的附着力。 三、实验试剂及器材： 实验仪器：马弗炉；胶头滴管；烧杯（100mL）；电子天平；铁片；研钵；玻璃棒；钢尺；小刀；测试专用胶带。 实验试剂：Na2SiO3·9H2O（A.R）；SiO2(A.R)；TiO2(A.R)；蒸馏水；6mol/L的HCl溶液；40%的NaHO溶液。 四．实验过程 1.用砂纸底材表面打磨光滑，必要时可用酸处理底材表面以除去污物和氧化膜。

工业耐高温涂料

耐高温涂料对提升工业产业意义重大 工业高温环境的热源主要为各种燃料的燃烧(如煤炭、石油、天然气、煤气等)，机械的转动摩擦(如电动机、机床、砂轮、电锯等)，使机械能变成热能和部分来自热的化学反应。高温一般意义上讲，材料耐热250℃以上，这时材料如果不能很好的利用和保护，热能产生的危害将是不可估量的。 传统的耐高温涂料最高耐温极限在1200℃左右，在很多工况下耐温幅度不够，大大影响了涂料的使用，如窑炉内壁、电加热丝、石墨电极、高温金属等高温物体上，这些材料工作时温度高达1500℃左右，在高温工作下损耗很大，有时会严重影响正常的工业生产，传统的耐高温涂料由于耐温幅度不够爱莫能助！ 经历多年的研究开发，现北京志盛威华化工有限公司拥有独家的专利技术，突破了耐高温涂料耐温极限，技术世界领先，涂料采用无机精加工新技术，选用特制高温材料，把耐高温防氧化涂料的耐温幅度提高到3000℃。大部分涂料耐温也都达到了1800℃，短时极限温度可以达到2300℃，而且可以长时间耐火烧烤。志盛威华耐高温涂料用于高温保温隔热、高温防氧化防腐、高温窑炉远红外节能、耐高温胶、高温透明涂料等，节能效果显著。由于涂料耐温幅度的提高也带动其他产业技术的升级，给其他工业生产工艺带来革命性转变，现已广泛应用在石油石化、航天、军工、冶金、医药、电力、交通、建筑等高温设备上。 国内生产耐火高温保温隔热涂料的厂家现只有北京志盛威华化工有限公司，该材料导热系数只有0.03W/m.K，耐温幅度在1800℃，硬度高，能有效抑制并屏蔽红外线的辐射热和热量的传导热，隔热保温抑制效率可达90％，可抑制高温物体热量损失，在1100℃的物体表面涂上8mm志盛牌耐火高温隔热保温涂料温度就能降低到100℃以内。在高温管道、设备、容器的外表面喷涂，可以有效抑制热辐射和热量传导的损失，经测试：在工业窑炉外表面仅涂6mm厚的高温隔热保温涂料就可以减少热量损失30%以上,涂刷在窑炉内壁会比任何材料表面平整光滑和火焰红外线反射功能，减少炉壁的吸热，使炉膛的火焰温度生高。 北京志盛威华化工有限公司，在无机高温防腐涂料研究开发上，已走在世界的前列，其公司研发生产的ZS-811耐高温防腐涂料，耐温高达1800摄氏度，耐火长时间烧烤，水基无机自固化耐热涂料，耐盐雾，抗老性能好，对人体无危害，无毒、无异味无燃烧爆炸危险，其物理性能、化学性能和使用性能均达到国

水性无机耐高温涂料的研制及其性能研究.pdf

东南大学 硕士学位论文 水性无机耐高温涂料的研制及其性能研究 姓名：朱秋华 申请学位级别：硕士 专业：材料学 指导教师：吴申庆 20070110

东南大学硕士学位论文 摘要 耐高温涂料的主要任务是对高温环境下的材料进行表面防护。在对国内外耐高温涂料进行广泛调研的基础上，本论文采用几种常见的无机材料，例如石英粉、氧化铝短纤维等为填料，以钠水玻 璃为主要成膜物质，研制出新型具有环保意义的水性无机耐高温涂料。 通过正交试验优化配方，并考察了涂料组分如氧化铝短纤维等组分因素对涂层性能的影响，最 终确定最佳配方，固体中各组分的含量分别为：高岭土45．5％、石英粉31．8％、铁红13．6％、氧化铝短纤维4．6％、填料A 4．6％：固液比l：1；液相为97．7％钠水玻璃和少量助剂。考察同化工艺对涂层耐高温性能的影响。对涂装在金属和非金属试样表面的涂层进行检测，测试了多项性能，如耐高温性、 抗剪性、热震性、耐盐水性等，并与进口涂料和国产涂料进行比较。结果表明：自制涂料总体性能 优于国产涂料，部分性能等同或优于进口涂料。初步探讨了涂料的耐高温机理及失效机理。钠水玻 璃经固化后形成三维网状膜，具有优异的耐高温性能，氧化铝短纤维的加入承担部分应力，阻滞裂 纹扩展，可减缓涂层高温下失效。 关键词：水性无机涂料，耐高温，氧化铝短纤维

东南大学硕士学位论文Abstract Protecting substrates，exposed to high temperature environments from hot erosion is the most important task of the high- temperature resistant coating．On the basis of reviewing the updated of those coatings，normal inorganic materials，such as silica power and alumina short fibers are used as fillers and sodium soluble glass as the main membrane former．A coating of environment friendship is aimed to develop． Orthogonai design Was used to optimize the coating formulation,and the effect ofthe conponents Oil the properties of the coating,such as alumina short fiber and kaolin were studied．The optimized formulation was then got：the respective solid content ofkaolin clay,silica powder,red iron oxide，alumina shortfiberandfillerAWas45．5％、31．8％、13．6％、4．6％and4．60／o respectively,andthe ratiobetween solid and liquid Was l：1．A few ofliquid auxiliaries of sodium soluble glass were added．111e effect ofcuring technology Was also studied．The self-made coating was painted on sheets ofmetal or nonetai as samples to prepare tests such as high-temperature resistance,shear resistance，thermal shock,salt tolerance and SO On． Results show that the self-made coating performs more excellently than the domestic coating,while some properties of it ale equal or better than that of the import coating．The mechanism of high-temperature resistance Ware also discussed．Three-dimentional netted membrane was formed when sodium soluble glass condensed．It had excellent high temperature resistance．The failure Was delayed by the alumina short fiber which beared part StreSS． Key words：waterborne inorganic comings，high-tⅢperature resistance，alumina short fiber

耐火高温陶瓷绝缘涂料

耐高温陶瓷绝缘涂料解决火中绝缘难题 近些年来，国内几家大型公共娱乐场所、化工、煤矿、商厦火灾造成惨痛的人民生命和财产重大损失后，人们对消防、防火安全有了更加深刻的认识。随着城市人口的急剧增长，高层建筑、宾馆酒店、大型超市、医院、车站、机场不断的增加，地铁、隧道交通的建设，以及大型公共体育、娱乐场所、公共交通设施的增加，消防、防火安全的重要性凸现出来。而现阶段，火灾发生的主要原因就是电路短路造成的。如何防止电路短路，如何在火灾的情况下，在一定时间内保障电力和通讯的畅通，最大限度地赢得宝贵的抢救时间，减少人员的伤亡和生命财产的损失，这是人们一直在不断探索的课题。 目前，国内外采用的大多是氧化镁矿物防火绝缘和云母带缠绕的耐火绝缘来解决电缆火中绝缘的难题。由于这种结构的电缆需要专门的生产加工设备，加之生产氧化镁矿物防火绝缘电缆的设备不仅需要进口，而且非常昂贵，资金投入太大； 另外，氧化镁矿物防火绝缘电缆的外护层是全铜的，造价上较高，在实际应用方面受到一定程度的限制；再加上铜护套氧化镁矿物防火绝缘电缆在生产加工、运输、线路的敷设安装和使用等过程中的特殊要求，如氧化镁矿物防火绝缘电缆的生产加工不能像高分子材料那样便捷，敷设安装难度大，原材料成本造价高，很难大规模地普及使用，特别难以在民用建筑上推广等。而云母带缠绕的耐火电缆，在生产过程中需要多层缠绕，由于工艺条件的限制，往往易造成搭接缝处出现缺陷，火烧后云母带发脆，容易脱落，也造成耐火效果差，从而难以保障通讯、电力在火灾情况下的安全畅通。 北京志盛威华化工公司历经三年研究开发，生产出国内唯一耐高温陶瓷绝缘涂料。ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料，最高耐温1700℃，可在被涂物体表面形成一层具有较高体积电阻率，能承受较强电场而不被击穿。该涂层具有较高的机械强度和良好的化学稳定性，能耐老化，耐水，耐化学腐蚀；同时还具有耐机械冲击和热冲击性能，该涂层可在相应的工作温度内下连续工作。 ZS-1091耐高温陶瓷绝缘涂料为水性无机高温涂料，采用专有纯无机聚合物高温溶液，采用高电阻无机晶体材料组成，如α-氧化铝、氮化硅、高级云母片等为填料组成，涂层体积电阻率高（大于1012Ωm），介电强度大（高于