专利名称：一种高温抗氧化玻璃陶瓷涂层的制备方法纯钛具有良好的耐盐、海水和硝酸等腐蚀的能力，同时具有较高的比强度和较小 的质量密度。高纯钛的强度不高，但合金化后，其强度可与高强钢相当，同时也具有一定的 中高温抗 氧化能力，由于工业纯钛以及钛合金具有比重轻、比强度高、抗腐蚀能力强、中温 抗氧化性能稳定等突出特性，因此被广泛应用于航空航天以及化学领域。但是，在高温下 钛合金的氧化和氧脆成为影响其热稳定性的主要因素，一方面钛合金氧化形成多孔的TiO2 膜，保护性能差；另一方面氧渗透到基体中与钛形成固溶体使合金塑性明显下降。玻璃涂层及玻璃陶瓷涂层有很好的密封性和好的热稳定性、有良好的化学惰性、 高温稳定性和优越的机械性能是工业纯钛和其他钛合金高温氧化保护有效的涂层材料。但 是在高温下玻璃涂层的黏度流动在涂层形成裂纹和空洞，因而失去对基体的保护。而玻璃 陶瓷涂层由晶相的存在和均勻分布，有固有的高温黏度能避免形成裂纹和空洞。另外通过 调整玻璃_陶瓷涂层的组成很容易得到与基体相近的热膨胀系数，这样就减少在热循环中 涂层的破裂和产生缺陷的机会。
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺点与不足，提供了一种制备 方法简单、制备成本低，并且适于工业化生产的高温抗氧化玻璃陶瓷涂层的制备方法，所制 备的玻璃陶瓷涂层提高了工业纯钛或者钛合金的高温抗氧化能力。针对上述技术问题，本发明提出了如下的技术方案。一种高温抗氧化玻璃陶瓷涂层的制备方法，包括如下步骤(1)称取原料并混合得混合料，所述混合料由30-40%的SiO2, 5-15%的K2O, 10-20% 的 B2O3, 5-20 % 的 TiO2,15-20% 的 Al2O3,10-20% 的 MgO 以及 1-6% 的 CoO 组成；(2)将混合料在硅钼棒的电炉中熔化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，玻璃料 烘干后用干法球磨并过200-300目的筛子得到玻璃粉，将玻璃粉加入溶剂中经充分搅拌制 成浆料；(3)对工业纯钛或者钛合金试样的表面进行预处理，然后将浆料涂覆在预处理后 的试样表面，将涂覆有浆料的试样于80-100°C保温10-20分钟，保温后将试样置于氩气气 氛的炉中于1000-1250°C烧结5-30分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶瓷涂层。所述溶剂是指无水乙醇或者无水乙醇与聚乙烯醇的混合物。所述预处理是指热脱脂和喷砂处理。所述浆料涂覆采用浸渍法或者常温喷涂法。本发明的有益效果体现在本发明所述玻璃陶瓷涂层的制备方法，工艺简单，成本低廉。在工业纯钛及钛合金表面形成的玻璃陶瓷涂层，有效地降低了钛合金表面的氧含量， 既能阻止钛合金氧化形成多孔的TiO2膜，又能阻止氧渗透到基体中，不仅大大提高了工业 纯钛或者钛合金的高温抗氧化能力，且涂层与基材之间相容性好，也避免了涂层与基材之 间严重的互扩散，从而对工业纯钛以及钛合金起到了良好的保护作用。 下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例1 首先，按质量分数将35%的SiO2, 5%的K20,10%的B2O3，15%的TiO2, 17%的Al2O3，15%的MgO和3%的CoO混合得混合料；其次，将混合料在硅钼棒的电炉中熔 化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后用干法球磨并过200-300目的筛 子得到玻璃粉，将玻璃粉加入无水乙醇中经充分搅拌制成浆料；最后，对工业纯钛或者钛合 金试样的表面进行指热脱脂和喷砂处理，然后采用浸渍法将浆料涂覆在预处理后的试样表 面，将涂覆有浆料的试样于80°C保温20分钟，保温后将试样置于氩气气氛炉中于1150°C烧 结15分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶瓷涂层。涂层厚度约为100 μ m。施加玻璃 陶瓷涂层后的工业纯钛在800°C表现出很好的抗氧化能力，氧化150小时未见玻璃陶瓷涂 层开裂和剥落，而未施加玻璃陶瓷涂层的工业纯钛在800°C氧化15小时即见氧化皮剥落。 施加玻璃陶瓷涂层后的工业纯钛在1000°C表现一定的的抗氧化能力，氧化30小时后涂层 剥落，而未施加玻璃陶瓷涂层的工业纯钛在1000°C氧化5小时即见氧化皮剥落。实施例2 首先，按质量分数将35 %的SiO2,10 %的K20,15 %的B2O3，5 %的TiO2, 15 %的Al2O3，15 %的MgO和5 %的CoO混合得混合料；其次，将混合料在硅钼棒的电炉中 熔化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后用干法球磨并过200-300目的 筛子得到玻璃粉，将玻璃粉加入无水乙醇与聚乙烯醇以任意比例的混合物中经充分搅拌制 成浆料；最后，对工业纯钛或者钛合金试样的表面进行指热脱脂和喷砂处理，然后采用常 温喷涂法将浆料涂覆在预处理后的试样表面，将涂覆有浆料的试样于100°C保温10分钟， 保温后将试样置于氩气气氛炉中于1050°C烧结10分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻 璃陶瓷涂层。涂层厚度约为80 μ m。施加玻璃陶瓷涂层的Ti-38Al-14Ti02合金在800°C 表现出很好的抗氧化能力，氧化100小时未见玻璃陶瓷涂层开裂和剥落，而未施加玻璃陶 瓷涂层的Ti-38Al-14Ti02在800°C氧化15小时即见氧化皮剥落。施加玻璃陶瓷涂层的 Ti-38Al-14Ti02合金在1000°C表现出-定的抗氧化能力，氧化40小时后涂层剥落，而未施 加玻璃陶瓷涂层的Ti-38Al-14Ti02在1000°C氧化15小时即见氧化皮剥落。实施例3 首先，按质量分数将30 %的SiO2, 5 %的K2O, 20 %的B2O3，10 %的TiO2, 15%的Al2O3，15%的MgO和5%的CoO混合得混合料；其次，将混合料在硅钼棒的电炉中熔 化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后用干法球磨并过200-300目的筛 子得到玻璃粉，将玻璃粉加入无水乙醇中经充分搅拌制成浆料；最后，对工业纯钛或者钛合 金试样的表面进行指热脱脂和喷砂处理，然后采用浸渍法将浆料涂覆在预处理后的试样表 面，将涂覆有浆料的试样于100°C保温20分钟，保温后将试样置于氩气气氛炉中于1150°C 烧结、20分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶瓷涂层。涂层厚度约为ΙΟΟμπι。施加 玻璃陶瓷涂层的Ti-35Al-16Ti02-9Nb205在800°C表现出很好的抗氧化能力，氧化150小时 未见玻璃陶瓷涂层开裂和剥落，而未施加玻璃陶瓷涂层的Ti-35Al-16Ti02-9Nb205在800°C氧化20小时即见氧化皮剥落。施加玻璃陶瓷涂层的Ti-35Al-16Ti02-9Nb205在1000°C表现 出一定的抗氧化能力，氧化35小时后见玻璃陶瓷涂层开裂和剥落，而未施加玻璃陶瓷涂层 的Ti-35Al-16Ti02-9Nb205在1000°C氧化10小时即见氧化皮剥落实施例4 首先，按质量分数将35 %的SiO2,15 %的K20,15 %的B2O3，7 %的TiO2, 15%的Al2O3，10%的MgO和3%的CoO混合得混合料；其次，将混合料在硅钼棒的电炉中熔 化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后用干法球磨并过200-300目的筛 子得到玻璃粉，将玻璃粉加入无水乙醇与聚乙烯醇以任意比例的混合物中经充分搅拌制成 浆料；最后，对工业纯钛或者钛合金试样的表面进行指热脱脂和喷砂处理，然后采用常温喷 涂法将浆料涂覆在预处理后的试样表面，将涂覆有浆料的试样于100°C保温20分钟，保温 后将试样置于氩气气氛炉中于1150°C烧结20分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶 瓷涂层。涂层厚度约为100 μ m。施加玻璃陶瓷 涂层后的Ti-36Al-16Ti02-6Nb205在800°C表 现出很好的抗氧化能力，氧化180小时未见玻璃陶瓷涂层开裂和剥落，而未施加玻璃陶瓷 涂层的Ti-36Al-16Ti02-6Nb205在800°C氧化25小时即见氧化皮剥落。施加玻璃陶瓷涂层 后的Ti-36Al-16Ti02-6Nb205在1000°C表现出一定的抗氧化能力，氧化40小时后才见玻璃 陶瓷涂层开裂和剥落，而未施加玻璃陶瓷涂层的Ti-36Al-16Ti02-6Nb205在1000°C氧化15 小时即见氧化皮剥落。实施例5 首先，按质量分数将40 %的SiO2, 5 %的K20,12 %的B2O3，15 %的TiO2, 15%的Al2O3，12%的MgO和的CoO混合得混合料；其次，将混合料在硅钼棒的电炉中 熔化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后用干法球磨并过200-300目的 筛子得到玻璃粉，将玻璃粉加入无水乙醇中经充分搅拌制成浆料；最后，对工业纯钛或者钛 合金试样的表面进行指热脱脂和喷砂处理，然后采用常温喷涂法将浆料涂覆在预处理后的 试样表面，将涂覆有浆料的试样于85°C保温18分钟，保温后将试样置于氩气气氛炉中于 1000°C烧结30分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶瓷涂层。实施例6 首先，按质量分数将32 %的SiO2,6 %的K20,10 %的B2O3，20 %的TiO2, 15%的Al2O3，11%的MgO和6%的CoO混合得混合料；其次，将混合料在硅钼棒的电炉中熔 化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后用干法球磨并过200-300目的筛 子得到玻璃粉，将玻璃粉加入无水乙醇中经充分搅拌制成浆料；最后，对工业纯钛或者钛合 金试样的表面进行指热脱脂和喷砂处理，然后采用浸渍法将浆料涂覆在预处理后的试样表 面，将涂覆有浆料的试样于90°C保温15分钟，保温后将试样置于氩气气氛炉中于1250°C烧 结5分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶瓷涂层。 实施例7 首先，按质量分数将30 %的SiO2, 5 %的K20,13 %的B2O3,10 %的TiO2, 20 %的Al2O3，20 %的MgO和2 %的CoO混合得混合料；其次，将混合料在硅钼棒的电炉中 熔化，熔化后的混合料经水淬制成玻璃料，将玻璃料烘干后用干法球磨并过200-300目的 筛子得到玻璃粉，将玻璃粉加入无水乙醇中经充分搅拌制成浆料；最后，对工业纯钛或者钛 合金试样的表面进行指热脱脂和喷砂处理，然后采用常温喷涂法将浆料涂覆在预处理后的 试样表面，将涂覆有浆料的试样于95°C保温12分钟，保温后将试样置于氩气气氛炉中于 1100°C烧结20分钟，即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶瓷涂层。一种高温抗氧化玻璃陶瓷涂层的制备方法，首先将玻璃料烘干后用干法球磨得玻璃粉，将玻璃粉加入溶剂中经充分搅拌制成浆料；对工业纯钛或者钛合金试样的表面进行预处理，然后将浆料涂覆在预处理后的试样表面，将涂覆有浆料的试样烘干后烧结即在试样表面制得高温抗氧化玻璃陶瓷涂层。本发明在工业纯钛及钛合金表面形成的玻璃陶瓷涂层，有效地降低了钛合金表面的氧含量，既能阻止钛合金氧化形成多孔的TiO2膜，又能阻止氧渗透到基体中，不仅大大提高了工业纯钛或者钛合金的高温抗氧化能力，且涂层与基材之间相容性好，也避免了涂层与基材之间严重的互扩散，从而对工业纯钛以及钛合金起到了良好的保护作用。