提高熱噴涂層致密性(xing)技術的研究現(xian)狀及(ji)發展方(fang)向

2. 4 添(tian)加(jia)新材料

在(zai)噴(pen)涂(tu)粉末中(zhong)添(tian)加(jia)某些特定元素(su)會有(you)效地(di)降(jiang)低涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)孔隙率(lv)。在(zai)噴(pen)涂(tu)金(jin)屬(shu)陶瓷中(zhong)加(jia)入 La，Ce 等稀土元素(su)，能夠減緩(huan)涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀波(bo)動(dong)幅(fu)度，細化(hua)組織、減少孔隙，得到較(jiao)為均勻、致密的(de)涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)，從而提高涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)顯微硬(ying)度、彈性(xing)模量、結合強度，降(jiang)低摩擦(ca)系數，并(bing)增強涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)耐磨損(sun)性(xing)和耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)。這主要是由于稀土元素(su)的(de)加(jia)入提高了熔(rong)化(hua)粒子(zi)(zi)的(de)流動(dong)性(xing)，降(jiang)低了表面張力，并(bing)能提高粒子(zi)(zi)與(yu)基材(cai)以及粒子(zi)(zi)之間(jian)的(de)相互潤濕。另外(wai)，稀土能夠優先(xian)氧化(hua)，對涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)有(you)凈(jing)化(hua)作用。等離子(zi)(zi)噴(pen)涂(tu) ZrO2和 Al2O3涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)時添(tian)加(jia)適(shi)量的(de)SiO2，激光重熔(rong)處(chu)理時，不僅能降(jiang)低熔(rong)化(hua)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)熱(re)應力、阻(zu)礙裂紋擴展，還能在(zai)晶粒間(jian)的(de)孔隙處(chu)形成連續玻璃質(zhi)，抑(yi)制晶粒長大，涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)更加(jia)致密，涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)因此具有(you)較(jiao)高的(de)耐腐(fu)蝕(shi)性(xing)能。

通(tong)(tong)過熱噴涂納米(mi)陶(tao)瓷粉末得(de)到的(de)納米(mi)結構Al2O3-TiO2涂層(ceng)致(zhi)密(mi)(mi)度達 98%，其結合強(qiang)度、抗磨損(sun)能(neng)(neng)力以及抗彎(wan)強(qiang)度均是商用普通(tong)(tong)粉末所得(de)涂層(ceng)的(de) 2～3倍。這(zhe)是由(you)于納米(mi)顆粒(li)(li)比表面積大、活性(xing)高(gao)(gao)(gao)，經(jing)歷短(duan)時間加熱后(hou)團聚體(ti)表面納米(mi)顆粒(li)(li)充分熔(rong)融(rong)，但團聚體(ti)本身為疏松結構，瞬間的(de)高(gao)(gao)(gao)溫能(neng)(neng)量并不(bu)能(neng)(neng)使其內部納米(mi)顆粒(li)(li)完全熔(rong)融(rong)，內部納米(mi)粒(li)(li)子仍處于未熔(rong)化(hua)或半熔(rong)化(hua)狀態(tai); 經(jing)過粒(li)(li)子撞擊堆疊后(hou)，形成(cheng)(cheng)的(de)涂層(ceng)是由(you)部分熔(rong)化(hua)區及與常規噴涂類似的(de)片層(ceng)狀完全熔(rong)化(hua)區組(zu)成(cheng)(cheng)的(de)“雙(shuang)態(tai)分布”(bimodal distribution) 結構。這(zhe)種顯微結構較常規噴涂層(ceng)更(geng)致(zhi)密(mi)(mi)、微裂紋減少(shao)、涂層(ceng)孔(kong)隙率(lv)降低，且結合強(qiang)度和耐磨損(sun)性(xing)能(neng)(neng)都有(you)大幅度提高(gao)(gao)(gao)。