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不锈钢以其优良的耐氧化、耐腐蚀性能,在日常生活和化工生产中得到广泛应用。但不锈钢不是在任何情况下都具有优良的特性,在一定条件下可能出现氧化和腐蚀现象。外界环境(腐蚀离子,高温环境)是造成不锈钢失效的重要因素。因此在不锈钢表面涂敷无机陶瓷涂层,隔绝钢与腐蚀环境的接触,是一种良好的防护方法。
本文采用提拉涂敷法制备用于不锈钢的陶瓷涂层。设计了陶瓷涂层成分,根据计算结果,向基础釉料中添加不同含量的添加剂,制得6种瓷釉。
瓷釉颗粒呈双峰分布,随着球磨时间增加,瓷釉平均粒度减小。向瓷釉浆料中加入分散剂调整粘度。加入适当的分散剂,能够降低浆料粘度,但过量的分散剂会使浆料粘度升高。
通过比较涂层性能,制定了涂层涂敷工艺:涂敷用浆料粘度为4Pa.s,提拉速度为0.157cm/s。烧成工艺为150min由室温升至750℃,保温30min,30min升温至900℃,保温2min。涂敷次数为2~3次。
涂层呈乳白色,与基体结合良好。涂敷后,不锈钢样品的耐酸性能得到明显改善,在6%硫酸介质中侵蚀60h,涂层仍均匀完整地与基体牢固地结合。涂层抗高温氧化性能优异,高温氧化过程中,涂层对氧的扩散起主要的控制作用,整个过程属于扩散控制。涂层抗热震性能良好,经多次涂敷,涂层25℃-800℃热冲击循环次数超过10次。涂层硬度约8.5GPa,且受涂层成分和烧成工艺影响。氧化硼加入量增大,涂层硬度降低。涂层厚度约50μm,界面连续无缺陷。线扫描表明界面两侧元素发生了互扩散,且界面处元素呈梯度排列。能谱分析发现基体中靠近界面处,存在涂层元素。