陶瓷噴涂用煅燒a氧化鋁

-陶瓷噴涂是指采用專用設(shè)備進(jìn)行表面噴涂陶瓷涂層，在基材表面形成陶瓷涂層，陶瓷噴涂主要作用是耐磨、防腐、耐高高溫。北京耐默公司按照材質(zhì)來分類有:氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、復(fù)合物陶瓷涂層等。

-熱噴涂煅燒a氧化鋁–氧化釔復(fù)合陶瓷涂層及其制備方法，煅燒a氧化鋁–氧化釔復(fù)合陶瓷涂層形成于金屬基材上或形成于位于金屬基材表面的應(yīng)力過渡層上，且所述煅燒氧化鋁–氧化釔復(fù)合陶瓷涂層包括α-Al2O3相、γ-Al2O3相、c-Y2O3相、m-Y2O3相以及由氧化鋁和氧化釔原位生成的YxAlyOz相，所述YxAlyOz為Y3Al5O12、Y4Al2O9和/或YAlO3，其中α-Al2O3相與γ-Al2O3相的質(zhì)量比為1：（2～3）。本發(fā)明采用熱噴涂工藝制備的氧化鋁–氧化釔復(fù)合陶瓷涂層，涂層結(jié)構(gòu)致密，氣孔率較低。Al2O3和Y2O3之間不固溶，在噴涂過程中可以原位生成YxAlyOz化合物，起到彌散增韌和強(qiáng)化相界面的作用，涂層層間界面結(jié)合較好，強(qiáng)韌性和抗熱沖擊性能獲得改善。

-等離子噴涂納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層較微米涂層具有更加優(yōu)異的性能，在工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。用大氣等離子噴涂（APS）系統(tǒng)分別制備了納米或含納米顆粒的Al2O3/TiO2、Al2O3/ZrO2及n-Al2O3/Al2O3復(fù)合陶瓷涂層，研究了以上幾種涂層的顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及摩擦磨損性能，并研究了納米結(jié)構(gòu)Al2O3/ZrO2及n-Al2O3/Al2O3噴涂喂料的制備方法。主要研究結(jié)果如下：

1、從獲得高耐磨性Al2O3/TiO2涂層的評價(jià)角度分析，涂層的工藝優(yōu)化方案應(yīng)為：適中的主氣流量45 L/min，適中的電流550A，高的電壓70V以及適中的送粉率。噴霧干燥(NS)和等離子致密化(NP)納米Al2O3/TiO2喂料制備的涂層具有“雙區(qū)結(jié)構(gòu)”，而微米級喂料制備的M涂層只是典型的層狀結(jié)構(gòu)。三種涂層的結(jié)合強(qiáng)度和顯微硬度依次為：NP>NS>M；與不銹鋼組成摩擦副的耐磨性能依次為：NP>NS>M。

2、油潤滑能有效降低等離子噴涂納米Al2O3/TiO2涂層與氧化鋁及不銹鋼摩擦副的摩擦系數(shù)和磨損率。但微米Al2O3/TiO2涂層/不銹鋼摩擦副的摩擦系數(shù)比納米涂層高出3倍左右，磨損率高出70倍以上。摩擦表面粗糙度的差異決定了兩種涂層不同的邊界潤滑狀態(tài)，本質(zhì)上取決于涂層微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的不同。

3、在SRV往復(fù)試驗(yàn)條件下納米和微米Al2O3/TiO2涂層的摩擦系數(shù)和磨損率受溫度的影響，在較高溫度區(qū)域(200 ℃< T< 800 ℃)，磨損率提高了1~2個(gè)數(shù)量級，納米Al2O3/TiO2涂層的磨損率均低于微米涂層,兩種涂層的磨損機(jī)制不同。在滑動(dòng)試驗(yàn)條件下，兩種涂層在室溫下對偶氮化硅與空氣中的水蒸氣發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的硅的氧化物可以抑制涂層摩擦面上脆性斷裂的發(fā)生；而在較高溫度區(qū)間（100 ℃ < T < 500 ℃）主要的磨損機(jī)制是脆性斷裂和塑性變形，微米Al2O3/TiO2涂層的磨損表面剝落跡象比納米Al2O3/TiO2涂層更明顯。

4、燒結(jié)破碎法造粒是制備等離子噴涂納米結(jié)構(gòu)Al2O3/ZrO2陶瓷涂層喂料的一種簡單經(jīng)濟(jì)有效的方法。制備粉末的關(guān)鍵工藝參數(shù)為：粘接劑含量4%，250 MPa保壓5 min；燒結(jié)過程為500 ℃(30 min)+1100 ℃(120 min)。

5、在形成NZTA涂層的過程中除了發(fā)生α-Al2O3→γ-Al2O3的相轉(zhuǎn)變外，還發(fā)生了t-ZrO2→m-ZrO2相轉(zhuǎn)變。NZTA涂層比MZTA涂層具有更好的層間結(jié)合、顯微硬度和抗磨損性能。

6、經(jīng)表面處理的納米Al2O3粒子(~150 nm)能較好地粘附在Al2O3 粉末(~45 μm)表面；加入的納米粒子起到“液相燒結(jié)”的作用，隨著納米粒子含量的增加，復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)有所改善，涂層的硬度、結(jié)合強(qiáng)度、耐磨損等力學(xué)性能也隨著納米顆粒含量的增加而遞增。納米粒子的加入量為10%時(shí)，各項(xiàng)性能最優(yōu)。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果為等離子噴涂納米涂層的制備及摩擦學(xué)性能積累了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對納米涂層的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。