一種復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及材料工程領(lǐng)域，具體地說是一種復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層，特別是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室應(yīng)用的復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，存在許多的高溫部件，其工作溫度較高，已經(jīng)超過材料的屈服點(diǎn)甚至接近熔點(diǎn)，沒有冷卻以降低金屬表面溫度是不可能運(yùn)行的，材料存在極其嚴(yán)重的高溫氧化和熱腐蝕現(xiàn)象，沒有涂層保護(hù)，這些部件是無法正常運(yùn)行的，特別的對于燃?xì)廨啓C(jī)，其燃燒室部件的工作溫度往往達(dá)到1500-2000°C的高溫，且對于燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)來說，燃燒室的工作溫度是決定燃機(jī)功率和效率的最主要因素，所以制約燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展的最主要因素就是燃燒室的材料和隔熱涂層的材料，針對燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段的基體材料和涂層材料在隔熱性能和強(qiáng)度方面，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高端燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計(jì)需求，并且傳統(tǒng)涂層材料通常采用搪瓷漆材料，質(zhì)脆易碎，且往往難以涂覆均勻。
[0005]【實(shí)用新型內(nèi)容】:
[0006]針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種可應(yīng)用于機(jī)械高溫部件，特別是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室部件的復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層的制作工藝。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層，采用陶瓷纖維棉和Al (OH) 3溶膠混合物燒結(jié)而成，作為基體材料的隔熱層。
[0008]將粉碎后的陶瓷纖維棉與Al (OH)3溶膠混合后燒結(jié)作為隔熱層，然后采用Al 203粉末燒制成陶瓷層作為強(qiáng)化層
[0009]在表面強(qiáng)化層和基體隔熱層之間用一層Al (OH)3溶膠層作為過渡層。在基體材料I上焊接一層金屬網(wǎng)。
[0010]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011]1.由于采用了纖維結(jié)構(gòu)做為涂層主體，纖維結(jié)構(gòu)間存在細(xì)小的空隙，使得涂層整體密度輕，大約在0.4~0.8g/cm3左右。
[0012]2.材料主體材料采用Al2O3本身就是良好的隔熱層，同時纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了許多密閉的空隙，在這些空隙中夾雜的空氣和溶膠粉末，又極大的增強(qiáng)了這種隔熱性能，使得涂層整體隔熱效果好，在1000°c熱導(dǎo)率約為0.1-0.12ff/m.K。
[0013]3.涂層原料90%以上以Al2O3產(chǎn)品為主要原料，成本低，而且該涂層制作工藝相對簡單，所以涂層整體造價低。
[0014]4.采用電阻點(diǎn)焊或釬焊的方式在基體表面焊接了一層金屬網(wǎng)，而金屬網(wǎng)可部分穿過涂層內(nèi)部，這種方法的結(jié)合強(qiáng)度由于普通的涂層與基體直接粘接的方式，所以涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度良好，且能在任何形狀的工件上直接形成。
[0015]5.短纖維結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維棉與分散其間的氧化鋁溶膠微粒，在燒結(jié)后形成硅酸鋁的三維結(jié)構(gòu)纖維聚合物，形成的涂層具有高的強(qiáng)度，1000°c下，彎曲強(qiáng)度達(dá)到6-7MPa。
[0016]6.在基層隔熱層外面一零件通道表面，燒結(jié)了一層薄的光滑密實(shí)的陶瓷層，以防止氣塵腐蝕，降低燃?xì)饬鞯哪Σ翐p失，提高了涂層的抗腐蝕性能。
[0017]7.采用纖維棉和金屬溶膠混合物作為基體材料，可以通過改變兩種材料的配比在更大的范圍內(nèi)控制最終材料的特性——強(qiáng)度，硬度，導(dǎo)熱性等。以適應(yīng)不同的產(chǎn)品和環(huán)境需求。特別是可以改變熱膨脹系數(shù)來適應(yīng)不同的基體材料。使得該涂層材料適用范圍廣。
[0018]【附圖說明】:
[0019]附圖1是本實(shí)用新型金屬基體與涂層結(jié)合示意圖；
[0020]附圖2是金屬基體與金屬網(wǎng)示意圖。
[0021]圖中1-基體材料；2_金屬網(wǎng)；3_隔熱層；4_過渡層；5_強(qiáng)化層
[0022]【具體實(shí)施方式】:
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0024]由圖1結(jié)合圖2所示，一種復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層，采用陶瓷纖維棉和Al(OH)3溶膠混合物燒結(jié)而成，作為基體材料I的隔熱層3。將搟壓粉碎成直徑2-6 μ m的粉末顆粒后的陶瓷纖維棉與Al (OH) 3溶膠混合后作為涂層基體原料。在表面強(qiáng)化層5和基體隔熱層3之間用一層Al (OH) 3溶膠層作為過渡層4。在基體材料I上焊接一層金屬網(wǎng)2，來固定表面涂層。在基體材料I上焊接上一層同材質(zhì)的系金屬網(wǎng)2，將直徑2-6 μ m的硅酸鋁鹽陶瓷纖維棉破碎成粉，與Al (OH) 3溶膠進(jìn)行混合，獲得面團(tuán)狀涂料，分層涂敷在金屬板上，每層1_左右，涂覆7-10層。涂覆后的涂層，先在100-300°C下烘干定型，后在1000-1200°C下燒結(jié)，并在1400-1700°C下二次燒結(jié)。形成隔熱層3。在隔熱層3外圍刷上Al (OH)3溶膠，進(jìn)行燒結(jié)，形成過渡層4，在過度層表面涂刷一層Al2O3粉末與Al (OH) 3溶膠混合物，在1400-1700°C下單面進(jìn)行燒結(jié)，形成強(qiáng)化層5。由于采用了纖維結(jié)構(gòu)做為涂層主體，纖維結(jié)構(gòu)間存在細(xì)小的空隙，使得涂層整體密度輕，大約在0.4~0.8g/cm3左右。材料主體材料采用Al 203本身就是良好的隔熱層，同時纖維結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了許多密閉的空隙，在這些空隙中夾雜的空氣和溶膠粉末，又極大的增強(qiáng)了這種隔熱性能，使得涂層整體隔熱效果好，在100(TC熱導(dǎo)率約為0.1-0.12ff/m.K。涂層原料90%以上以Al2O3產(chǎn)品為主要原料，成本低，而且該涂層制作工藝相對簡單，所以涂層整體造價低。采用電阻點(diǎn)焊或釬焊的方式在基體表面焊接了一層金屬網(wǎng)，而金屬網(wǎng)可部分穿過涂層內(nèi)部，這種方法的結(jié)合強(qiáng)度由于普通的涂層與基體直接粘接的方式，所以涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度良好，且能在任何形狀的工件上直接形成。短纖維結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維棉與分散其間的氧化鋁溶膠微粒，在燒結(jié)后形成硅酸鋁的三維結(jié)構(gòu)纖維聚合物，形成的涂層具有高的強(qiáng)度，1000°C下，彎曲強(qiáng)度達(dá)到6-7MPa。在基層隔熱層3外面一零件通道表面，燒結(jié)了一層薄的光滑密實(shí)的陶瓷層，以防止氣塵腐蝕，降低燃?xì)饬鞯哪Σ翐p失，提高了涂層的抗腐蝕性能。采用纖維棉和金屬溶膠混合物作為基體材料1，可以通過改變兩種材料的配比在更大的范圍內(nèi)控制最終材料的強(qiáng)度，硬度，導(dǎo)熱性等。以適應(yīng)不同的產(chǎn)品和環(huán)境需求。特別是可以改變熱膨脹系數(shù)來適應(yīng)不同的基體材料。使得該涂層材料適用范圍廣。最后獲得具有良好隔熱性能的隔熱涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層，其特征在于:在表面強(qiáng)化層(5)和基體隔熱層(3)之間用一層Al (OH)3溶膠層作為過渡層(4)，在基體材料(I)上焊接一層金屬網(wǎng)(2)，金屬網(wǎng)(2)上設(shè)有隔熱層(3)。
【專利摘要】一種復(fù)合陶瓷棉纖維隔熱涂層，涉及材料工程領(lǐng)域，采用陶瓷纖維棉和Al(OH)3溶膠混合物燒結(jié)而成，作為基體材料的隔熱層。將搟壓粉碎成直徑2-6μm的粉末顆粒后的陶瓷纖維棉與Al(OH)3溶膠混合后作為涂層基體原料。在表面強(qiáng)化層和基體隔熱層之間用一層Al(OH)3溶膠層作為過渡層。在基體材料上焊接一層金屬網(wǎng)，來固定表面涂層，適應(yīng)不同的產(chǎn)品和環(huán)境需求，特別是可以改變熱膨脹系數(shù)來適應(yīng)不同的基體材料，使得該涂層材料適用范圍廣，最后獲得具有良好隔熱性能的隔熱涂層。
【IPC分類】B32B33-00, B32B3-12, B32B18-00, B32B15-02, B32B15-04
【公開號】CN204398405
【申請?zhí)枴緾N201420729849
【發(fā)明人】劉繼偉, 冉軍輝, 呂成林, 張超, 姚文勝, 任大為, 陶林, 楊貴軍, 高碩 , 王鑫, 姜駿時
【申請人】哈爾濱廣瀚燃?xì)廨啓C(jī)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2014年11月29日