[发明专利]一种低膨胀型生物陶瓷涂层的制备方法

说明书

本发明涉及一种低膨胀型生物陶瓷涂层的制备方法，属于陶瓷涂层材料技术领域。本发明技术方案采用碳酸锂等作为主体进行制备陶瓷材料，并辅助添加熔块进行改性处理，由于熔块的熔点低、润湿铺展能力强，容易富集在表面能较高的颗粒边界处，成为涂层颗粒的良好粘结剂，可以有效提高涂层颗粒之间的粘结强度，减少涂层气孔率和耐腐蚀性能，同时本发明技术方案采用低温烧结制备低膨胀性能的陶瓷材料基体，由于制备的陶瓷材料结构稳定，为六角螺旋结构，将其作为材料改性填料添加至涂层材料中，有效降低涂层材料的热膨胀性能，从而有效改善涂层因热膨胀性能和涂层性能不一致导致涂层脱落的问题。

技术领域

本发明涉及一种低膨胀型生物陶瓷涂层的制备方法，属于陶瓷涂层材料技术领域。

背景技术

陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀及隔热、绝缘等优良的物理性能，使之在国防尖端技术领域和一般工业领域均有着广阔的应用前景。但是陶瓷材料的抗弯强度低、脆性大、韧性差等致命弱点在很大程度上影响了它的应用范围。因此，很多人利用各种方法尤其采用热喷涂技术在金属表面上制备陶瓷涂层，把陶瓷材料的特点与金属材料的特点有机地结合起来，获得各种功能的表面层，这也正成为当代复合材料及制品高科技领域的一种重要分支。陶瓷涂层已成功地应用于航天、航空、国防、化工、机械、电力、电子等行业，并且应用范围将越来越广。陶瓷涂层种类很多，分类标准也不一样按组成可分为硅酸盐系涂层、氧化物涂层、非氧化物涂层、复合陶瓷涂层。按制备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、溶胶一凝胶涂层、原位反应涂层卜。按使用目的可分为高温绝热涂层、耐磨耐冲刷涂层、高温润滑涂层、高温电绝缘或导电涂层、热处理防护涂层和原子能涂层等。

由于釉层和坯体是紧密联系在一起的，如果两者之间的膨胀系数不一致，釉在冷却固化后，在釉层中便会有应力出现，会影响釉层在坯体上的附着性能。如果釉的膨胀系数大于坯体的膨胀系数，在坯釉冷却过程中，釉层的收缩大于坯体的收缩，坯体受到了釉层的压缩，受到压应力而釉受到了坯体的拉伸即受到张应力，当张应力超过了釉层的抗张强度时，就出现导致釉层断裂的网状裂纹。膨胀系数相差愈大，龟裂程度就愈大。如果釉的膨胀系数小于坯体的膨胀系数，在冷却过程中，坯体的收缩大于釉，则釉受到坯体的压缩作用，在釉中产生压应力，当压应力大于釉的抗压强度时，容易在釉中产生圆圈状的裂纹，甚至引起釉层的剥落。所以如何制备一种低膨胀性能的陶瓷涂层很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对现有陶瓷涂层材料易发生膨胀龟裂等现象的问题，提供了一种低膨胀型生物陶瓷涂层的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，分别称量45～50份碳酸锂、25～30份氢氧化铝、10～15份石英粉置于氧化坩埚中，搅拌混合并置于电炉中，升温加热并保温煅烧，静置冷却，收集得混合物并球磨过筛，得过筛颗粒；

（2）按重量份数计，分别称量45～50份过筛颗粒、10～15份CL-B18熔块和10～15份质量分数1％聚乙烯醇溶液置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，将分散浆液浇筑至模具中，升温加热保温烧结，静置冷却至室温，破碎并粉碎过筛，得粉碎颗粒；

（3）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、6～8份硝酸钙、25～30份无水乙醇置于烧杯中，搅拌混合得混合液并按质量比1:15，将磷酸三乙酯溶液滴加至混合液中，待滴加完成后，搅拌混合并用调节pH至9.0，搅拌混合并置于三口烧瓶中，水浴加热，静置冷却至室温，收集得凝胶液；

（4）按质量比1:5，将过筛颗粒添加至凝胶液中，超声分散，得分散液并置于旋涂机中涂覆处理，旋转涂覆处理并干燥，待干燥完成后，升温加热并热处理，静置冷却至室温，即可制备得所述的低膨胀型生物陶瓷涂层。

步骤（1）所述的升温加热并保温煅烧为按8℃/min升温至1450～1550℃，保温煅烧3～5h。