[发明专利]一种粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层

说明书

一种粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层，本发明以粉煤灰为原料，采用热化学应法在Q235钢表面制备了玻璃/陶瓷复合涂层，以提高材料的腐蚀、磨损性能。经过热固化后的复合涂层有新相MgAl₂O₄、Mg₂Al₄Si₅O₁₈、AlPO₄、Cr₂O₃等产生。复合涂层具有良好的热震性能，相比于基体，复合涂层的耐酸性、耐盐性分别提高了21.3倍、2.5倍，其耐磨粒磨损性提高了6.6倍。

所属技术领域

本发明涉及一种表面涂覆材料，尤其涉及一种粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层。

背景技术

腐蚀、磨损、断裂是机械零件的主要失效方式。因此提高材料的腐蚀、磨损性能尤为重要。在诸多表面改性技术中，陶瓷涂层兼有金属和陶瓷的某些优点：耐磨、耐腐蚀、抗氧化、耐高温等。陶瓷涂层的制备方法很多，其中热化学反应法是以料浆法为基础，采用水基粘结剂，混以陶瓷细粉，搅拌成悬浮态料浆，涂在金属表面上，阴干热固化处理而成，在热固化过程中陶瓷涂层内部及涂层与基体之间反应产生新相，涂层与基材之间既有机械结合，也有化学结合。

粉煤灰属于煤炭固体废弃物。我国到目前对粉煤灰的利用主要是初级利用，如制水泥、墙体和砖体材料等，对粉煤灰综合利用的重点是粉煤灰的高附加值利用。陶瓷涂层目前均采用市售化学试剂来制备，采用粉煤灰为原料，采用热化学反应法制备陶瓷涂层，可以强化对粉煤灰的利用，降低成本，提高材料性能。

发明内容

本发明的目的是为了改善Q235钢板的耐蚀性、耐磨性，设计了一种粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层的制备原料包括：基体材料为Q235钢板，过渡层材料为Ni-Al合金粉，Al为6wt%-8wt%，Ni余量。一级粉煤灰经700℃×2h灼烧脱碳。添加少量Al、Al₂O₃、SiO₂、MgO、钠长石以调整涂层的成分。

粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层的制备步骤为：本文配制两种涂层材料：一组是纯粉煤灰并添加5%的Al粉(简称粉煤灰涂层)；另一组是粉煤灰添加少量Al₂O₃、SiO₂、MgO、钠长石及5%Al粉按一定比例混合(简称复合涂层)，使成分位于Al₂O₃-SiO₂-MgO体系中易于发生热化学反应区域，以利于热化学反应发生。将以上粉末分别球磨8h后与磷酸氢铝粘结剂按1.5∶1比例混合，涂敷于基体表面，经阴干，950℃×2h热固化后制得陶瓷涂层。

粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层的检测步骤为：利用日立SSX-550型扫描电镜(SEM)观察涂层的表面形貌、界面结合情况等。采用日本理学2RGAKU2500/PC型X射线衍射仪分别对球磨前后的粉体和热固化前后的陶瓷涂层进行物相分析。扫描速度为：8^°/min，扫描范围：10^°-80^°。热震实验参数为700℃×10min。磨粒磨损在ML-10磨损试验机上进行，外加载荷为20N，对磨材料为2号金相砂纸(80目)。腐蚀试验采用浸泡法，H₂SO₄、NaCl腐蚀液浓度分别为15%、3.5%。将封孔后的试样分别浸泡4-120h，以质量损失衡量耐蚀性。

所述的粉煤灰玻璃/陶瓷复合涂层，利用粉煤灰在Q235钢基体上制备陶瓷涂层是可行的，添加少量Al、Al₂O₃，SiO₂，MgO，钠长石可以提高涂层的耐蚀性与耐磨性。