專利名稱：玻璃質熱噴涂成膜方法及材料的制造方法
此發明的優點如建筑物的外壁、提高防水性、耐候性、耐光性、耐腐蝕性等。
如金屬表面防銹、耐腐蝕、耐磨損、耐熱、絕緣等。
此為一種的斬新的簡便的表面防護處理方法。此發明的方法適用于一切能適合熱噴涂附著的材料。此發明的方法具體說明如下一切能適合熱噴涂附著的材質或加以表面改性、處理后適合熱噴涂附著的材質均可以此方法進行覆膜。
關于熱噴涂材料，凡是經以熱噴涂工藝處理后能形成玻璃質膜層的材料均可以此方法進行覆膜，例如玻璃質粉末及玻璃原料、釉及釉原料、透明或半透明陶瓷及其原料。
另外，于上述玻璃材料中滲入適當金屬氧化物或顏料即成所希望的顏色，添加適當的金屬氧化物還可提高膜層的密著性。
為了提高如鐵等易被腐蝕的金屬與被涂層間的結合力。可采取以下手段，先將金屬表面經噴砂處理露出新面后，用硫酸鎳或硫酸鈷溶液噴涂于表面進行氧化處理，再將被涂物予以100～300℃加熱后，進行玻璃質熱噴涂而形成玻璃質保護膜層。金屬表面經噴砂處理露出新面后，若不能馬上進行下步工序，可用眾所周知的氣化性防銹劑二環己基銨氧化物噴涂物件表面，并能保持數日不生銹，施工時加熱100～300℃使之揮發后即可繼續進行下步工序很是方便。
熱噴涂設備可使用眾所周知的高速火焰噴涂法、電弧噴涂法、等離子噴涂法等進行施工。膜層厚度可根據使用要求，在0.05～5mm范圍內。熱噴涂材料的成分及制造方法在低預熱狀態下即可進行熱噴涂，并且膜層與被覆物不發生脫落現象作為前題。
熱噴涂材料的構成以三大部分組成，并簡單說明其成分在全材料的作用。第一、主要成分SiO2、以40～65％為宜。SiO2是形成玻璃質的主要氧化物，含量高為好，但是對熱膨脹系數、軟化點及耐磨耗性有極大的影響。考慮到熱膨脹關系和為降低被覆物的預熱溫度、以40～65％為宜，SiO2的比例高會提高耐磨耗性、耐候性、提高玻璃質保護膜層的性能。但是超過65％以上，熔融時的流動性明顯降低，因而增加噴涂難度，SiO2的含量低于40％時，玻璃質保護膜層的耐候性又明顯下降。第二、補助成分B2O3，5～30％；Li2O，5～20％；SrO，5～20％。
B2O2添加過多，會降低耐磨耗性、耐候性、耐酸性。但是能降低火焰中熔融停留時間(即加快熔融速度)。
Li2O的添加會提高覆膜的硬度、耐腐蝕性特別是耐酸性、絕緣性。Li2O的膨脹系數較大，故其添加量可適當調節熱噴涂材料與被覆物間的熱膨脹關系差，亦可降低軟化溫度。所以在熱膨脹關系的允許下適當增加其含量又能加快在火焰中的熔化速度及增加表面光澤。
SrO可起到熔解助劑的作用、降低熔解時的粘度和提高熔解度，SrO的熱膨脹系數比較小，在水泥制品上進行熱噴涂施工時可適當多摻入。SrO的摻入可提高膜層與被覆物間的結合力。
在B2O3，Li2O，SrO間的協同作用下，可使熱噴涂材料降低熔點和在熱噴涂時降低粘度。第三、添加助劑CaO、Al2O3、MgO、Na2O、K2O、ZnO、ZrO2、SnO2、TiO2、BaO、V2O5、MoO、WO3、P2O5、CeO2等中的一種或二種類以上，以1～25％比例摻入。
CaO作為助熔劑的摻入，并可提高化學耐久性，提高硬度，耐磨損及風化腐蝕，降低熱膨脹系數，防止龜裂，熱噴涂時降低粘度。
Al2O3有防止分相作用，提高膜層性能，但分量過多會使耐火度升高，增加噴涂時的困難。
Na2O、K2O適當添加，可降低熔點，一般在0.01～1％左右，過多會使耐水性、耐腐蝕性下降。
SnO2、可起到熔解助劑的作用，降低熔解時的粘度和提高熔解度。
ZnO、適當添加能起到熔解助劑的作用及增加表面光澤。調節色相和乳濁性，但是會大大增加粘度、所以要注意添加量。如果ZnO和SrO共存時，則增加熔融時的流動性、減少氣孔、提高膜層表面平滑度。ZnO還能防止或降低熱噴涂后膜層的收縮度。
MgO、ZnO、有防止分相作用，提高膜層性能，但分量過多會使粘度增加、影響熱噴涂時的流動性。
TiO2、ZrO2、BaO的少量添加會降低耐火度，提高耐酸性。
V2O5、MoO、P2O5、CeO2的少量添加會降低耐火度，則可降低熱噴涂溫度。
WO3的少量添加會降低耐火度，提高膜層度，但是添加過多，會在熔融時發生沸騰。
如果在不影響本發明效果的情況下、添加微量眾所周知的氧化物Bi2O3，Tl2O，Y2O3，CdO，PbO等也將會滿足特殊要求的。
表1、為滿足各種的要求如顏色、硬度、致密度、平滑度、熔融溫度、使用環境、被復合的材質等等，適當調整微量添加物的種類及混合比例、噴涂設備的條件參數如電壓、電流、氣體的流速、噴涂距離等即可達到目的。
表1、熱噴涂系列材料配合表
備注膨脹系數3a×10-2，各組分含量以重量百分比計。
表1(續)
備注膨脹系數3a×10-2，各組分含量以重量百分比計。材料的制造方法將根據實際使用條件而配制好的材料均勻地混合后，投入熔融爐內，升溫至1200～1500℃后冷卻，再將其通過粉碎機粉碎，粒度以10～80微米范圍進行分選。若SiO2等比較難熔的成分多的時候，適當使顆粒較細些。反之則較粗些，可改善給料的流動性及熱噴涂時的成膜速度。將材料鑄成棒狀以熔線法進行熱噴涂也是可以的。
關于非晶質(americium)問題必注意，急速冷卻，將會產生硬度降低等問題，所以在450～700℃之間以100℃/小時的速度進行緩慢冷卻，使材料中產生部分結晶核，熱噴涂后的覆膜將形成乳濁色。然后粉碎分級而得到所需的熱噴涂材料。
本發明經大量實驗，基本掌握其規律，只要適當其中的一些條件，如噴涂距離、氣體流速、電流、電壓、材料的配比等，就能造出很多適應各種各樣目的條件下所需的產品。例如造紙行業上所需的含水壓軸，但又必需滿足耐腐蝕、耐磨損、耐熱、絕緣等條件時，混凝土制件表面需要平滑、彩色美觀、防風、化耐腐蝕的時候等等。
本發明的工藝流程圖如附圖
所示。熱噴涂設備及條件參數熱噴涂設備可使用眾所周知的高速火焰噴涂法、電弧噴涂法、等離子噴涂法、超音速等離子噴涂法等進行噴涂施工。
在此簡單介紹用等離子噴涂法時的例子等離子熱噴涂機PLAZJET(TM)-2-200(PlazjetLTD.Fukuoka.Japan)等離子氣體氮氣 300立升/分氫氣 120立升/分等離子電流450A。電壓390V。
熱噴涂距離200～300mm(噴嘴與物件的距離)在SUS質鐵壓輥上以表1中4號配方進行噴涂覆膜2.5mm，表面經研磨后安裝于造紙行業的抄紙輥下序做為平整輥使用與原來的電鍍輥相比，壽命提高十倍、并因具有玻璃的性質，覆膜無氣孔致密度如鏡面，故具有防水性、耐候性、耐光性、耐腐蝕性、耐磨損、耐熱、絕緣等優點，使產品質量大大提高。若調整相關的噴涂條件參數又能使其具有含水性，若在噴涂材料中加入適當顏料，則可調節出所希望的顏色。添加的顏料比如Fe2O3、MnO2、NiO、CuO、CoO、Cr2O3、SnO2、TiO2、MoO、V2O5、NbO、Nd2O3、WO3、ZrSiO4、Pr2O3等等。
總之玻璃質熱噴涂成膜方法的發明是復合材料的一次重大革命，將會直接及間接給各行業帶來巨大的利益。
權利要求
1.一種玻璃質熱噴涂成膜的方法，包括以下步驟基體表面經噴砂處理后、在露出面上經氣化性防銹劑涂布處理、并將玻璃質熱噴涂粉末材料熔融后噴涂于此表面上、經冷卻固化后而形成平滑光亮的玻璃質防護膜，所說的基體選自腐蝕性金屬、木材、塑料、紙制品、水泥制品等。
全文摘要
本發明涉及一種玻璃質熱噴涂成膜的方法,包括以下步驟:基體表面經噴砂處理后、在露出面上經氣化性防銹劑涂布處理、并將玻璃質熱噴涂粉末材料熔融后噴涂于此表面上、經冷卻固化后而形成平滑光亮的玻璃質防護膜,所說的基體選自腐蝕性金屬、木材、塑料、紙制品、水泥制品等。本發明還涉及所述方法中使用的作材料的制造方法。
文檔編號B05D1/02GK1195581SQ9711001
公開日1998年10月14日 申請日期1997年4月4日 優先權日1997年4月4日
發明者村田省三, 廣住俊次, 王衛中 申請人:村田寶林技研株式會社