一种用于等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料的制作方法[0001] [0002] 借助等离子喷涂技术在工件表面制备陶瓷涂层，可赋予工件表面具有高硬度、耐 磨性、耐腐蚀性等不同物理化学特性，满足苛刻的工作条件要求。等离子喷涂陶瓷涂层已在 化工、矿山、航天、水利等工程领域得到广泛应用。但等离子喷涂陶瓷涂层与工件基体主要 呈机械结合，结合强度低，这是等离子喷涂技术的特点决定的。工件在搬运、安装和工作过 程中一旦受到冲击，陶瓷涂层易产生破损或剥落，必须及时更换或修复。但很多工件都需要 定制，更换等待即意味着停工停产；而传统的一些涂层修复技术，需要将零件从设备上拆卸 下来，在很大程度上影响了工件的正常使用。因此，采用一种原位快速修复技术，迅速有效 地修复等离子喷涂陶瓷涂层破损，且修复层与陶瓷涂层的结合强度及修复层的其它性能达 到陶瓷涂层的使用要求，使修复后的工件可应急使用，甚至可在一定时间内长期使用，在涂 层工件应用的提高效率、降低成本等方面具有重要意义。 [0003] 表面粘涂技术作为一种表面功能化和修复技术，已在很多领域得到广泛应用。如 北京天山新材料技术公司开发的可赛新工业修补剂，其拉伸强度达到45. 3MPa，剪切强度为 28. 5MPa，适于修补铸件缺陷；及零件磨损、断裂的修复(汪德浩，岳大伦等.可赛新TS311 减摩修补剂修补直流电机的应用[J].矿山机械.2005, 33(1) :96~97)。Martin等采用 环氧树脂并加入丙烯酸酯单体、混合胺类固化剂，及端胺基丁腈橡胶（ATBN)制备的表面 粘接剂，有效地改善了修复剂的耐冲击性和韧性，获得了室温固化快速修复材料(Martin， Laura lee. Structural modified epoxy adhesive compositions [P]. US Patent6, 572, 971. 2003)。 [0004] 但用于等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，要求修复材料具有原位快速修 复、修复层与陶瓷涂层结合强度高、修复层与陶瓷涂层物理化学相容性好、修复层性能满足 工件耐磨、耐蚀等特殊功能要求。表面粘涂技术中常用的有机胶粘剂在与涂层的物理化学 相容性方面较差、很难满足工件耐磨、耐蚀等特殊要求，且耐热、耐冲击性差、易老化、寿命 低；而无机胶粘剂与陶瓷涂层结合强度差、修复效率低。因此，针对受损的等离子喷涂陶瓷 涂层工件，目前主要采用的大多是借助喷涂、堆焊等较复杂的修复处理技术甚至更换工件。

[0005] 本发明的目的是提供一种用于等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，修复材 料由胶粘剂、陶瓷骨料、偶联剂和固化剂共同构成。通过对修复材料进行合理成分设计，修 复材料既包括满足粘接结合强度、原位快速修复等需要的有机组分，又包括与陶瓷涂层成 分一致、满足修复材料与涂层物理化学相容性的无机组分，使修复材料能够对破损的等离 子喷涂陶瓷涂层进行快速原位修复。修复层与原涂层结合强度不低于27MPa，修复涂层耐5 vol. % NaCl溶液的腐蚀性与原涂层耐腐蚀性相当。修复后，含涂层的设备或零部件既可满 足应急工作的需要，也可在一定工作时间内正常使用。
[0006] 本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的： 一种用于等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，其特征在于该修复材料的成分由 胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶联剂C和固化剂D所组成；其中胶粘剂A为环氧树脂型胶粘剂，具 体成分为：45 wt. %的600环氧树脂、35 wt. %的601环氧树脂和20 wt. %的相对分子量为 80(Γ1000的低分子聚硫橡胶；陶瓷骨料B选用与陶瓷喷涂层成分一致的陶瓷粉末；偶联剂 C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固化剂D成分为92 wt. %的703固化剂和8 wt. %的Κ-54促进剂。
[0007] 所述的原位快速修复材料，其特征在于所述的胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶联剂C和固 化剂D的质量配比为：100 :20?35 :2 :20?25。
[0008] 所述的原位快速修复材料，其特征在于所述的修复材料对陶瓷涂层修复后，修复 层与原涂层结合强度不低于27MPa，修复涂层耐5 vol. % NaCl溶液的腐蚀性与原涂层耐腐 蚀性相当。
[0009] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料的制备方法，其制备步骤如下： (1) 修复材料的配方：修复材料成分由胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶联剂C和固化剂D组 成，陶瓷骨料B与等离子喷涂陶瓷涂层成分一致，A、B、C、D的质量配比为：100 :2(Γ35 : 2 :2(Γ25 ;其中胶粘剂Α为市售环氧树脂型胶粘剂，具体成分为：45 wt. %的600环氧树脂 (环氧值=1. 2)、35 wt. %的E2CI(601)环氧树脂(环氧值=0. 2)和20 wt. %的相对分子量为 80(Γ1000的低分子聚硫橡胶；陶瓷骨料B选用与陶瓷喷涂层成分一致的陶瓷粉末；偶联剂 C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固化剂D成分包括92 wt. %的703固化剂和8 wt. %的Κ-54促进 剂； (2) 修复材料的配制：分别在胶粘剂A组分中按制备步骤（1)所述的配方比例加入与待 修复陶瓷涂层成分一致的陶瓷骨料B和偶联剂C，并在室温搅拌均匀，获得所需的环氧树脂 胶粘液，再按制备步骤（1)所述的配方比例加入固化剂D并在室温搅拌均匀，获得需要的修 复材料(流程如附图1); (3) 待修复等离子喷涂陶瓷涂层的表面处理：将待修复部位进行表面预处理，包括砂纸 打磨除锈、喷砂粗化、丙酮清洗脱脂、干燥等，随后将制备步骤（1)所述的固化剂D配成质量 比为4%的溶液(质量比为4%的固化剂D、95%的无水乙醇和1%的纯净水)，将溶液涂覆于修 复部分，在室温下自然干燥； (4) 等离子喷涂陶瓷涂层的修复：将按制备步骤（2)所述刚配制好的修复材料均匀涂 覆在待修复涂层破损处，并在室温下待其快速固化，在完全固化前修整修复表面，保持修复 面尺寸符合工件要求，完全固化后用细砂纸打磨修复面即可。
[0010] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，修复层与涂层的结合强度按美 国材料试验协会热喷涂涂层结合强度标准ASTMC633-2001对偶试样拉伸法进行测试，浸泡 腐蚀试验参照《金属覆盖层实验室全浸腐蚀试验标准》(JB/T6073-92)和《腐蚀试样的制备、 清洗和评定标准》（JB/T6074-92)标准进行制样、测试。
[0011] 本发明的有益效果： 提供一种用于等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，修复材料适用于含等离子喷 涂陶瓷涂层的设备或零部件。涂层因表面局部破损、剥落或产生缺陷等而无法工作或工作 效率受到影响，可借助本修复材料进行涂层表面原位快速固化修复。本发明通过对修复材 料合理成分设计，修复材料既包括满足粘接结合强度、原位快速修复等需要的有机组分，又 包括与陶瓷涂层成分一致、满足修复材料与涂层物理化学相容性的无机组分，使修复材料 能够对破损的等离子喷涂陶瓷涂层进行快速原位修复。修复层与原涂层结合强度不低于 27MPa，修复涂层耐5 vol. % NaCl溶液的腐蚀性与原涂层耐腐蚀性相当。修复后，含涂层的 设备或零部件既可满足应急工作的需要，也可在一定工作时间内正常使用。
[0012]




[0013]图1 :等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料的制备流程简图 图2 :用等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料修复后的修复层与基体结合的显微 形貌图。（底部为修复材料，上部为基体材料）


[0014] 本发明通过如下措施来实现： 实施例1 : 一种用于等离子喷涂Cr203-8wt. %Ti02陶瓷涂层的原位快速修复材料，其特征在于，修 复材料适用于含等离子喷涂Cr203-8wt. %Ti02涂层的设备或零部件，因涂层表面局部破损、 剥落或产生缺陷等而无法工作或工作效率受到影响，可借助本修复材料进行涂层表面原位 快速固化修复，涂层修复后的设备或零部件既可满足应急工作的需要，也可在较长时间内 正常使用。修复后的修复层与原涂层结合强度为33. 8MPa，修复涂层耐在5 vol. % NaCl溶 液中、三个月浸泡周期的腐蚀性与原涂层耐腐蚀性相当。
[0015] 所述的原位快速修复材料，其特征在于，修复材料成分由胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶 联剂C和固化剂D组成，A、B、C、D的质量配比为：100 :35 :2 :25 ;其中胶粘剂A为环氧树脂 型胶粘剂，具体成分为：45 wt. %的600环氧树脂(环氧值=1. 2)、35 wt. %的E2(l (601)环氧树 脂(环氧值=〇. 2)和20 wt. %的相对分子量为80(Γ1000的低分子聚硫橡胶；陶瓷骨料B为商 用Cr203-8wt. %Ti02陶瓷粉末；偶联剂C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固化剂D成分包括92 wt. % 的703固化剂和8 wt. %的K-54促进剂。
[0016] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料的制备方法，其制备步骤如下： (1) 修复材料的配方：修复材料成分由胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶联剂C和固化剂D组成， 陶瓷骨料B与等离子喷涂陶瓷涂层成分一致，A、B、C、D的质量配比为：100 :35 :2 :25 ;其中 胶粘剂A为市售环氧树脂型胶粘剂，具体成分为：45wt.%的600环氧树脂(环氧值=1.2)、35 wt. %的E2Q (601)环氧树脂(环氧值=0. 2)和20 wt. %的相对分子量为80(Γ1000的低分子聚 硫橡胶；陶瓷骨料Β为商用Cr203-8wt. %Ti02陶瓷粉末；偶联剂C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固 化剂D成分包括92 wt. %的703固化剂和8 wt. %的K-54促进剂； (2) 修复材料的配制：分别在胶粘剂A组分中按制备步骤（1)所述的配方比例加入与待 修复陶瓷涂层成分一致的陶瓷骨料B和偶联剂C，并在室温搅拌均匀，获得所需的环氧树脂 胶粘液，再按制备步骤（1)所述的配方比例加入固化剂D并在室温搅拌均匀，获得需要的修 复材料； (3) 待修复等离子喷涂陶瓷涂层的表面处理：将待修复部位进行表面预处理，包括砂纸 打磨除锈、喷砂粗化、丙酮清洗脱脂、干燥等，随后将制备步骤（1)所述的固化剂D配成质量 比为4%的溶液(质量比为4%的固化剂D、95%的无水乙醇和1%的纯净水)，将溶液涂覆于修 复部分，在室温下自然干燥； (4) 等离子喷涂陶瓷涂层的修复：将按制备步骤（2)所述刚配制好的修复材料均匀涂 覆在待修复涂层破损处，并在室温下待其快速固化，在完全固化前修整修复表面，保持修复 面尺寸符合工件要求，完全固化后用细砂纸打磨修复面即可。
[0017] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，修复层与涂层的结合强度按美 国材料试验协会热喷涂涂层结合强度标准ASTMC633-2001对偶试样拉伸法进行测试，浸泡 腐蚀试验参照《金属覆盖层实验室全浸腐蚀试验标准》(JB/T6073-92)和《腐蚀试样的制备、 清洗和评定标准》（JB/T6074-92)标准进行制样、测试。
[0018] 实施例2: 一种用于等离子喷涂A1203陶瓷涂层的原位快速修复材料，其特征在于，修复材料适用 于含等离子喷涂A1203涂层的设备或零部件，因涂层表面局部破损、剥落或产生缺陷等而无 法工作或工作效率受到影响，可借助本修复材料进行涂层表面原位快速固化修复，涂层修 复后的设备或零部件既可满足应急工作的需要，也可在较长时间内正常使用。修复后的修 复层与原涂层结合强度为28. IMPa，修复涂层耐在5 vol. %NaCl溶液中、三个月浸泡周期的 腐蚀性与原涂层耐腐蚀性相当。
[0019] 所述的原位快速修复材料，其特征在于，修复材料成分由胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶 联剂C和固化剂D组成，A、B、C、D的质量配比为：100 :20 :2 :20 ;其中胶粘剂A为环氧树脂 型胶粘剂，具体成分为：45 wt. %的600环氧树脂(环氧值=1. 2)、35 wt. %的E2(l (601)环氧树 脂(环氧值=〇. 2)和20 wt. %的相对分子量为80(Γ1000的低分子聚硫橡胶；陶瓷骨料B为 商用Α1203陶瓷粉末；偶联剂C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固化剂D成分包括92 wt. %的703固 化剂和8 wt. %的K-54促进剂。
[0020] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料的制备方法，其制备步骤如下： (1) 修复材料的配方：修复材料成分由胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶联剂C和固化剂D组成， 陶瓷骨料B与等离子喷涂陶瓷涂层成分一致，A、B、C、D的质量配比为：100 :20 :2 :20 ;其中 胶粘剂A为市售环氧树脂型胶粘剂，具体成分为：45 wt. %的600环氧树脂(环氧值=1. 2)、 35 wt. %的E2CI(601)环氧树脂(环氧值=0. 2)和20 wt. %相对分子量为80(Tl000的低分子 聚硫橡胶；陶瓷骨料Β为商用Α1203陶瓷粉末；偶联剂C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固化剂D成 分包括92 wt. %的703固化剂和8 wt. %的Κ-54促进剂； (2) 修复材料的配制：分别在胶粘剂A组分中按制备步骤（1)所述的配方比例加入与待 修复陶瓷涂层成分一致的陶瓷骨料B和偶联剂C，并在室温搅拌均匀，获得所需的环氧树脂 胶粘液，再按制备步骤（1)所述的配方比例加入固化剂D并在室温搅拌均匀，获得需要的修 复材料； (3) 待修复等离子喷涂陶瓷涂层的表面处理：将待修复部位进行表面预处理，包括砂纸 打磨除锈、喷砂粗化、丙酮清洗脱脂、干燥等，随后将制备步骤（1)所述的固化剂D配成质量 比为4%的溶液(质量比为4%的固化剂D、95%的无水乙醇和1%的纯净水)，将溶液涂覆于修 复部分，在室温下自然干燥； (4)等离子喷涂陶瓷涂层的修复：将按制备步骤（2)所述刚配制好的修复材料均匀涂 覆在待修复涂层破损处，并在室温下待其快速固化，在完全固化前修整修复表面，保持修复 面尺寸符合工件要求，完全固化后用细砂纸打磨修复面即可。
[0021] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，修复层与涂层的结合强度按美 国材料试验协会热喷涂涂层结合强度标准ASTMC633-2001对偶试样拉伸法进行测试，浸泡 腐蚀试验参照《金属覆盖层实验室全浸腐蚀试验标准》(JB/T6073-92)和《腐蚀试样的制备、 清洗和评定标准》（JB/T6074-92)标准进行制样、测试。
[0022] 实施例3 : 一种用于等离子喷涂Zr02陶瓷涂层的原位快速修复材料，其特征在于，修复材料适用 于含等离子喷涂Zr02涂层的设备或零部件，因涂层表面局部破损、剥落或产生缺陷等而无 法工作或工作效率受到影响，可借助本修复材料进行涂层表面原位快速固化修复，涂层修 复后的设备或零部件既可满足应急工作的需要，也可在较长时间内正常使用。修复后的修 复层与原涂层结合强度为29. 2MPa，修复涂层耐在5 vol. %NaCl溶液中、三个月浸泡周期的 腐蚀性与原涂层耐腐蚀性相当。
[0023] 所述的原位快速修复材料，其特征在于，修复材料成分由胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶 联剂C和固化剂D组成，A、B、C、D的质量配比为：100 :30 :2 :22 ;其中胶粘剂A为环氧树脂 型胶粘剂，具体成分为：45 wt. %的600环氧树脂(环氧值=1. 2)、35 wt. %的E2(l (601)环氧树 脂(环氧值=〇. 2)和20 wt. %的相对分子量为80(Γ1000的低分子聚硫橡胶；陶瓷骨料B为 商用Zr02陶瓷粉末；偶联剂C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固化剂D成分包括92 wt. %的703固 化剂和8 wt. %的K-54促进剂。
[0024] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料的制备方法，其制备步骤如下： (1) 修复材料的配方：修复材料成分由胶粘剂A、陶瓷骨料B、偶联剂C和固化剂D组成， 陶瓷骨料B与等离子喷涂陶瓷涂层成分一致，A、B、C、D的质量配比为：100 :30 :2 :22 ;其中 胶粘剂A为市售环氧树脂型胶粘剂，具体成分为：45 wt. %的600环氧树脂(环氧值=1. 2)、 35 wt. %的E2Q(601)环氧树脂(环氧值=0. 2)和20 wt. %的相对分子量为80(Tl000的低分 子聚硫橡胶；陶瓷骨料Β为商用Zr02陶瓷粉末；偶联剂C为ΚΗ-550硅烷偶联剂；固化剂D 成分包括92 wt. %的703固化剂和8 wt. %的K-54促进剂； (2) 修复材料的配制：分别在胶粘剂A组分中按制备步骤（1)所述的配方比例加入与待 修复陶瓷涂层成分一致的陶瓷骨料B和偶联剂C，并在室温搅拌均匀，获得所需的环氧树脂 胶粘液，再按制备步骤（1)所述的配方比例加入固化剂D并在室温搅拌均匀，获得需要的修 复材料； (3) 待修复等离子喷涂陶瓷涂层的表面处理：将待修复部位进行表面预处理，包括砂纸 打磨除锈、喷砂粗化、丙酮清洗脱脂、干燥等，随后将制备步骤（1)所述的固化剂D配成质量 比为4%的溶液(质量比为4%的固化剂D、95%的无水乙醇和1%的纯净水)，将溶液涂覆于修 复部分，在室温下自然干燥； (4) 等离子喷涂陶瓷涂层的修复：将按制备步骤（2)所述刚配制好的修复材料均匀涂 覆在待修复涂层破损处，并在室温下待其快速固化，在完全固化前修整修复表面，保持修复 面尺寸符合工件要求，完全固化后用细砂纸打磨修复面即可。
[0025] 所述的等离子喷涂陶瓷涂层的原位快速修复材料，修复层与涂层的结合强度按美 国材料试验协会热喷涂涂层结合强度标准ASTMC633-2001对偶试样拉伸法进行测试，浸泡 腐蚀试验参照《金属覆盖层实验室全浸腐蚀试验标准》(JB/T6073-92)和《腐蚀试样的制备、 清洗和评定标准》（JB/T6074-92)标准进行制样、测试。