[发明专利]一种高结合强度的SiO2

说明书

本发明公开了一种高结合强度的SiO₂/α‑Al₂O₃陶瓷复合涂层。本发明公开了上述高结合强度的SiO₂/α‑Al₂O₃陶瓷复合涂层的低温制备方法，包括如下步骤：步骤1、将基体打磨，再超声清洗，干燥得到前处理基体；步骤2、将α‑Al₂O₃粉末和碱性硅溶胶、聚乙二醇混合，超声处理后搅拌均匀得到浆料；步骤3、将浆料旋涂在前处理基体表面得到预处理陶瓷涂层基体；步骤4、将预处理陶瓷涂层基体进行烧结，以0.5‑2℃/分钟升温至500‑700℃，保温0.5‑1.5h，再以0.5‑2℃/分钟冷却至室温，得到SiO₂/α‑Al₂O₃陶瓷复合涂层。本发明所得陶瓷复合涂层涂层均匀致密，厚度较小，与基体结合强度高。

技术领域

本发明涉及阻氚涂层技术领域，尤其涉及一种高结合强度的 SiO₂/α-Al₂O₃陶瓷复合涂层及其低温制备方法。

背景技术

聚变反应堆实现的一个关键问题是防止氚在结构材料中的渗透，解决这一问题的普遍方法是在结构材料表面制备阻氚涂层。

陶瓷因强度高、耐高温且具有较低的氚渗透率等优势成为阻氚涂层材料的首选。陶瓷阻氚涂层可分为氧化物涂层、非氧化物涂层及其复合涂层。氧化物陶瓷涂层具有熔点高、化学性质稳定、制备工艺相对简单及阻氚性能良好等优点，主要包括Cr₂O₃、Y₂O₃、Er₂O₃、Al₂O₃、 SiO₂等。其中SiO₂涂层具有高强度、高熔点、稳定的理化性质等优点，被广泛应用于金属基表面陶瓷涂层的基体材料。但SiO₂涂层仍存在一系列的问题，如采用溶胶-凝胶法制备的SiO₂涂层成膜后表面容易产生孔洞和裂纹，严重影响涂层的结合强度。经过一系列研究，发现金属氧化物的掺杂可以有效改善硅基涂层的结合强度。例如：向 SiO₂中加入Al₂O₃、Y₂O₃和Er₂O₃等，可以增强分子间化学键结合强度，以及涂层与基体的咬合强度，能显著提高涂层与基体的结合强度。

陶瓷涂层的制备技术主要为基体表面涂层沉积技术，如磁控溅射、等离子喷涂、热浸镀铝、熔盐电镀、包埋渗以及金属有机分解法等。然而，磁控溅射对于管道内壁等异形部件内表面涂层制备具有严重的局限性；等离子喷涂技术制备的涂层存在裂纹和孔洞且制备温度较高，会对基体产生热影响；热浸镀铝和熔盐电镀技术使用范围较小仅限于制备铝化物涂层；包埋渗所用的活化剂氯化物中的氯离子会导致结构材料产生严重的应力腐蚀。此外，以上制备技术均具有工艺复杂、成本较高、生产技术要求高等缺点。

相对于上述制备技术，料浆法是一种低温制备陶瓷涂层的可靠方法，但由于传统的浆料刷涂和浸涂法很难控制涂层的均匀性和厚度，因而制备的陶瓷涂层往往存在组织不均匀和厚度较大等问题，从而影响涂层与基体之间的结合强度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高结合强度的SiO₂/α-Al₂O₃陶瓷复合涂层及其低温制备方法。

一种高结合强度的SiO₂/α-Al₂O₃陶瓷复合涂层的低温制备方法，包括如下步骤：

步骤1、将基体打磨，再超声清洗，干燥得到前处理基体；