等離子噴涂氧化鋁涂層性能研究.pdf

1、陶瓷材料具有高熔點(diǎn)、高硬度、高剛度及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，然而其抗彎強(qiáng)度低、韌性差在很大程度上影響了其應(yīng)用。為改善其脆性，通常以陶瓷復(fù)合材料形式出現(xiàn)，但傳統(tǒng)的陶瓷復(fù)合材料的韌性仍不夠。采用熱噴涂技術(shù)在金屬表面上制備陶瓷涂層，將其特點(diǎn)與金屬材料的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，獲得各種功能的涂層，正在成為當(dāng)代復(fù)合材料領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。本文分別采用低壓等離子（LPPS）、普通大氣等離子（APS）和帶Laval噴嘴的大氣等離子噴涂（L-APS）方法制備了Al2O

2、3涂層，并對(duì)APS和L-APS噴涂時(shí)粒子溫度和速度進(jìn)行了表征。對(duì)三種涂層的顯微組織結(jié)構(gòu)、相組成、硬度和結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行了分析和比較，并對(duì)三種Al2O3涂層的干摩擦磨損性能及在HCl溶液中的腐蝕行為進(jìn)行了評(píng)價(jià)。 ⑴涂層的微觀組織分析表明，LPPS氧化鋁涂層結(jié)構(gòu)均勻，涂層致密，孔隙率低于2％，涂層的顯微硬度較高。噴涂過(guò)程中基體溫度較高，涂層中存在較大的殘余應(yīng)力，涂層的結(jié)合強(qiáng)度較低；APS氧化鋁涂層的孔隙率較高，孔隙也較大，涂層的結(jié)合強(qiáng)度

3、較高；L-APS氧化鋁涂層孔隙率達(dá)到10％以上，孔徑超過(guò)30μm，涂層的硬度和結(jié)合強(qiáng)度均較低。兩種大氣等離子噴涂中粒子溫度相近，但L-APS的粒子速度遠(yuǎn)低于APS，因此L-APS涂層的結(jié)合強(qiáng)度低，孔隙率高。 ⑵干摩擦磨損分析表明，三種涂層的磨損量都隨摩擦速度的增加而增加。LPPS氧化鋁涂層具有最好的耐磨性能；而L-APS氧化鋁涂層的磨損量最大，耐磨性較差。由于摩擦熱和涂層的塑形流變的共同作用，LPPS和APS氧化鋁涂層隨載荷的增

4、加涂層的磨損量出現(xiàn)一拐點(diǎn)。L-APS氧化鋁涂層的磨損量受載荷的影響最大，這可能與涂層的孔隙率和內(nèi)聚力有關(guān)。涂層的干磨損機(jī)理為磨粒磨損和粘著磨損共同作用。 ⑶三種涂層經(jīng)硅樹(shù)脂封孔后在5mass％HCl溶液中500h腐蝕結(jié)果表明，Al2O3涂層在HCl溶液中都發(fā)生了腐蝕，不同的Al2O3涂層有不同的腐蝕特性，對(duì)基體的防護(hù)效果也有很大不同。LPPS氧化鋁涂層具有較低的孔隙率，涂層的耐蝕性能較好，但封孔劑不能進(jìn)入細(xì)小孔隙中，500h腐蝕