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等离子喷涂陶瓷涂层的研究现状

时间:2017-08-31 19:39:21  来源:桑尧热喷涂网整理  作者:tianzhongma

    国内外诸多学者专家对等离子喷涂设备、喷涂材料、涂层磨损耐蚀机理、涂层的喷涂及失效理论模拟等方面做了大量的试验及理论分析的工作。

    王振民等针对等离子喷涂设备仪器的发展现状进行了综述,阐述了喷涂电源以及喷枪的研究进展。陈丽梅等分析了喷涂设备、喷涂过程工艺及应用等方面的研究现状和发展,指出了等离子喷涂未来的发展方向。安家财等探究了等离子喷涂陶瓷涂层的耐摩擦磨损性能和磨损机制。殷秀银等利用正交试验,研究了喷涂工艺参数对FeCrBSi合金涂层结合强度的影响,优化了工艺参数,并分析了涂层厚度对结合强度的影响;试验结果确定了最佳工艺参数,并且随着涂层厚度的增加,涂层与基体的结合强度降低。Chou等利用等离子喷涂制备了经基磷灰石涂层,Zr02为中间层,形成HAP/Zr0双涂层,这样大大提高了涂层与基体间的结合强度。

    Azarmi F等介绍了等离子喷涂技术的优缺点,优点有:(1)喷涂后的零件金属相成分不变,且不变形,因此,适合多种材料的零件;(2)喷涂材料种类多;(3)可选基体广泛,不受尺寸的限制;(4)工艺稳定,涂层质量较高;缺点主要是结合为机械结合,孔隙率较高等。马建龙、王海斗等采用超音速等离子喷涂技术制备了纳米A1203-13 %Ti02涂层,通过涂层的显微硬度及孔隙率,应用正交试验法,优化了喷涂电流、喷涂电压、Ar气流量和喷涂距离4个工艺参数;试验结果表明,喷涂电压对涂层综合性能的影响最大,其次是Ar气流量、喷涂距离、喷涂电流。

    Connecticut大学等对纳米粉末喷雾干燥团聚重构、喷涂工艺参数的优化、工艺模拟诊断、纳米涂层的结构和性能进行了系统的研究;结果表明:涂层具有独特优异性能的双态显微结构,其结合强度和抗磨粒磨损的性能都有所提高。陈煌等利用大气等离子喷涂制备了纳米氧化错涂层,观察了涂层的组织结构、测试了涂层孔隙率、结合强度和耐磨损性能;测试结果表明:涂层颗粒粒径在60-120 nm之间,晶粒发育良好,涂层物相分四方相和立方相,孔隙率较低,约为7%,结合强度为45 MPa,在20-80 N的干摩擦条件下,纳米氧化错涂层的摩擦系数与常规涂层相差不大,但是磨损量比常规氧化错涂层要小。

    邸英浩等对等离子喷涂纳米Al2O3-13%Ti02涂层的制备及显微硬度、韧性和耐磨性进行了研究,优化了涂层喷涂工艺参数。R.Yllmaz等针对涂层性能的表征以及涂层性能与制备工艺、微观组织之间的关系进行了研究。田伟等研究了等离子喷涂A1203-13%Ti02涂层的耐腐蚀和耐冲击性能,结果表明:纳米涂层比传统常规涂层更耐腐蚀,涂层比不锈钢更抗冲蚀。

    段忠清等采用等离子喷涂技术制备了Cr2O3-8%TiO2涂层,探讨了涂层厚度与结合强度、硬度和孔隙之间的关系,试验表明,涂层越厚,结合强度越小,孔隙越多,显微硬度就越低。袁建辉等研究了WC-Co-Cu-BaF2/CaF2涂层的耐磨性和高温摩擦性能,试验结果表明:200℃时,涂层的摩擦系数和磨损量相对较高;400℃和600℃时,涂层具有较低的摩擦系数和磨损量,表现出优异的耐磨性能。

    王东生等利用等离子喷涂制备了纳米Al2O3-13%Ti02涂层,并用正交试验对结合强度进行评估,优化了工艺参数,研究表明:涂层结合强度的影响因素依次为喷涂电流、喷涂距离、主气压力、辅气压力。Zhao等在往复式摩擦磨损试验机上对A1203-40%Zr02涂层进行了磨损测试,测试表明:干摩擦情况下,纳米级和微米级涂层与不锈钢球组成的摩擦副,其摩擦系数相接近。

    邓春明等分别采用普通和带延长Lava喷嘴的大气等离子喷涂技术制备了Al2O3-3%Ti02涂层,观察了两种涂层的相组成、组织结构,测试了结合强度、显微硬度。范艳华等[}2s]对不同腐蚀时间的涂层进行了电化学阻抗的测试,探讨了Ti02涂层在海水中的腐蚀机理,结果表明:在测试初期,极化电阻大幅度降低,后期由于腐蚀产物和污损物阻塞通道,极化电阻又有所上升并趋于稳定。E. H. Jordan等将Al2O3-13%Ti02粉末球化、干燥等重构处理后,制备了纳米级Al2O3-13%Ti02涂层,改性后的纳米涂层具有优良的机械性能。

    任靖日等对铸铝合金表面等离子喷涂Al2O3-40%Ti02Cr2O3涂层的摩擦磨损特性进行了研究,结果表明:层状剥离和塑性变形是 Al2O3-40%Ti02涂层的主要磨损形式,而Cr2O3涂层主要为磨粒磨损。宋仁国等研究了喷涂功率对Al2O3-40%Ti02涂层的组织形貌和耐磨性的影响,结果表明:随着喷涂功率的增加,涂层硬度和耐磨性降低。何龙等在铝合金表面上制备了纳米Al2O3-40%Ti02涂层,观察了涂层的组织结构,对涂层的力学性能进行测试,对其在干摩擦条件下和3.5%氯化钠溶液中的摩擦磨损机制进行研究。

    颜建辉等在45钢上制备了La2O3稀土含量不同的Al2O3-40%Ti02涂层,探讨了其显微硬度和磨损性能,结果表明:在摩擦磨损环境相同的条件下,添加稀土的涂层比普通涂层更耐磨,且都为脆性剥离和粘着磨损。马静波等在室温条件下,对Al2O3-40%Ti02涂层与锡青铜摩擦副进行了油润滑球盘式摩擦磨损试验,实验结果显示:擦伤和粘着出现在涂层与锡青铜之间。

    国内外很多学者对热喷涂纳米级Al2O3-Ti02陶瓷涂层进行了大量的研究,但是针对普通级Al2O3-40%Ti02复合陶瓷涂层的研究较少,且该涂层在工程实践中应用较少。因此,本文在前人试验的基础上,对普通级Al2O3-40%Ti02涂层的组织与性能进行了研究,将大气等离子喷涂 Al2O3-40%Ti02涂层应用到工程实践中,为其应用提供理论指导。

 


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