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纳米Al2O3等离子喷涂涂层的制备及性能分析

时间:2017-08-05 21:21:11  来源:膜层技术  作者:杜三明,靳俊杰,肖宏滨,张永振

    热喷涂氧化铝涂层具有优良的耐磨、耐蚀、绝缘等综合性能,应用价值极高,因此关于氧化铝涂层的研究备受国内外学者青睐。邓春明等研究了不同方法对氧化铝涂层致密性的影响,发现低压喷涂的效果优于常压喷涂。毛杰等通过优化超音速等离子喷涂工艺,改善了氧化铝涂层的力学性能。涂层与基体的良好结合是保证涂层优异性能得以有效应用的前提,SCostil发现基体经过脉冲激光后,涂层的结合性能得到大幅度提高。随着复合材料在各领域中的作用日渐凸显,氧化铝涂层的复合化研究也与日俱增。HeLong等制备了Al2O3-CeO2复合涂层,发现添加CeO2能够有效降低涂层的孔隙率,显著提高涂层的综合性能。以上研究主要为了解决氧化铝陶瓷涂层脆性大、对裂纹敏感和与基体结合弱等问题,而涂层性能的提高与喷涂材料有很大关系。随着纳米技术的发展,纳米材料与热喷涂技术的结合表现出了广阔的应用前景。

    美国Inframat公司开发了AT13纳米喂料,开启了热喷涂纳米氧化铝复合涂层的新纪元。这种涂层表现出了十分优异的强韧性、耐腐蚀磨损性和抗热震性。随后,Agarwal等采用该制粉方法制备了纳米Al2O3-CNTs复合涂层,大幅提高了涂层的综合性能。田宗军对等离子喷涂AT13纳米涂层进行了激光重熔,进一步提高了涂层的强韧性。总结国内外氧化铝陶瓷涂层的研究现状,所用的粉末由微米级向纳米级逐渐细化,涂层从成分单一向复合化发展。微/纳米氧化铝及其复合涂层在当今社会中发挥着举足轻重的作用,而等离子喷涂方法是最具经济效益和便于产业化推广的热喷涂技术之一。文中采用大气等离子喷涂法制备了微米Al2O3和纳米Al2O3涂层,并对比了两种陶瓷涂层的组织及性能,拟为完善氧化铝陶瓷涂层的应用和研究提供一定参考。

结论

    1)与微米Al2O3涂层相比,纳米Al2O3涂层粒子间结合更为紧密,内部微裂纹和空洞明显减少。纳米Al2O3涂层显微结构的改善及更好的均匀性使得其结合强度和显微硬度均明显优于微米Al2O3涂层。

    2)与微米Al2O3涂层相比,纳米Al2O3涂层摩擦系数较低,且波动幅度更为稳定,表面磨损形貌光滑平整,磨损率较低,表现出了更好的耐磨性能。

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