Al2O3添加量对热喷涂氧化铝陶瓷涂层性能影响
2020-11-13 14:11:18点击：
北京耐默公司作为专业研制陶瓷涂层厂家，在此介绍喷涂陶瓷涂层_热喷涂氧化铝陶瓷_氧化铬涂层_氧化锆陶瓷涂层相关知识，希望对大家会有帮助。
目的 研究Al2O3添加量对Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法 采用热喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al2O3含量的四元复合陶瓷涂层。另外，为探究基体温度对涂层性能的影响，所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测，并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al2O3含量涂层的物相组成和形貌特征，研究Al2O3含量对涂层各性能的影响。结果 随着Al2O3含量的增加，Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势，相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al2O3质量分数为60%时，四元复合陶瓷涂层的性能最优，气孔率为3.6%，硬度为824.6HV，结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明，Al2O3能增强涂层的耐腐蚀性能，Al2O3质量分数为60%时，涂层自腐蚀电位最高，为-0.28 V。另外，在基体预热和不预热条件下，所制涂层性能随Al2O3含量的变化一致，但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al2O3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量，还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能，特别是耐腐蚀性。此外，热喷涂前对基体进行预热，有利于涂层性能提高。
热喷涂技术是一种将熔化或半熔融状态的喷涂材料，通过高速气流使其雾化喷射至零件表面的表面改性方法。通过热喷涂技术能够制备出优于基体性能的表面功能涂层，可赋予材料表面耐腐蚀、耐磨损、抗高温氧化、抗疲劳等优异性能。热喷涂技术作为热喷涂技术的一种，因具有焰流温度高、基体热影响小、涂层平整、厚度可控、孔隙率低、杂质含量少、喷涂参数可优化、喷涂材料种类广等优点，成为制备高熔点涂层材料最常用的工艺。将高性能陶瓷作为喷涂材料，采用热喷涂技术将金属材料的韧性与陶瓷材料的抗腐蚀性、耐磨性、高硬度、强绝热、低线膨胀系数、无污染性等优点相结合，可满足设备及其部件在苛刻条件下的使用。近年来，该技术逐渐应用于石油工程领域，在机械装备与设备器件的修复、强化、防护方面取得了良好的效果。
目前主要采用以高含量Cr2O3为主要成分的单一、两组元或三组元陶瓷涂层进行管道表面改性，如Cr2O3/TiO2、Al2O3/Cr2O3与Cr2O3/TiO2/SiO2等复合陶瓷涂层材料等。Cr2O3与TiO2、Al2O3、SiO2等陶瓷涂层材料复合化的设计，有效提升了单一组元陶瓷涂层材料的致密度、力学性能及其应用稳定性。但是Cr2O3陶瓷材料存在价格相对昂贵的问题，且会对生态环境造成污染。当前，如何降低涂层成本和铬含量成为了亟需解决的问题。此外，研究表明，在Al2O3陶瓷涂层材料中添加SiO2能够使材料晶粒更加均匀化，并在晶粒间形成连续玻璃质，抑制裂纹形成，阻碍裂纹扩展等。结合文献的研究结果可知，Cr2O3、TiO2、SiO2与Al2O3四种材料的两两组合或三三组合，可以制备出具有更加优异性能的复合陶瓷涂层。因此，本论文尝试制备Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四组元复合陶瓷涂层材料，以进一步降低涂层中的Cr2O3含量及其成本�；诖�，同时考虑到Al2O3材料的优异性能及其低成本性，本论文在保持TiO2和SiO2含量一定的情况下，研究了不同Al2O3含量的Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四组元复合陶瓷涂层材料的微观结构、力学性能与电化学腐蚀性能及其影响机制，探索了部分Al2O3取代Cr2O3的可能性，为油气管道防护涂层的多样化研究奠定了一定的实验基础。
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