等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层的工艺研究

采用SprayWatch-2i粒子测速仪测定等离子喷涂时粒子的飞行速度及温度,确定最佳喷涂电流和电压参数,改变送粉方式和送粉速率制备Al2O3涂层.研究所制备涂层的孔隙率、显微硬度、耐磨性及结合强度,研究结果指出：影响Al2O3涂层质量的主要工艺参数为喷涂功率、送粉方式和送粉速率,等离子喷涂10～40μmAl2O3粉末制备Al2O3陶瓷涂层的最佳工艺参数为电流600 A、电压60 V、枪内送粉、送粉速率10.25 g/rmin.     

等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的耐蚀性能研究

采用中性盐雾试验(NSST)研究了等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的耐腐蚀性能。结果表明,喷涂功率和TiO2含量对纳米陶瓷复合涂层的耐蚀性能均有显著的影响,且耐蚀性能随喷涂功率的升高而先升高后降低,但却随着TiO2含量的升高而升高。     

过渡材料对等离子喷涂Al2O3梯度陶瓷涂层性能影响

针对Al2O3陶瓷涂层结合强度低、孔隙率高的实际,选择NiAl金属间化合物和金属铜粉作为过渡材料,利用等离子喷涂制备Al2O3梯度陶瓷涂层,并对梯度涂层进行组织形貌观察,测试结合强度和孔隙率.结果表明,梯度涂层的组织表现出宏观的不均匀性和微观连续性的分布特征,NiAl和Cu是金属基体与Al2O3涂层之间过渡层的理想材料,可以有效地提高涂层的结合强度,而Cu-Al2O3梯度涂层又比NiAl-Al2O3梯度涂层结合强度高;梯度涂层的孔隙率远低于双涂层的孔隙率,在Cu-Al2O3梯度涂层中随Al2O3含量的增加,涂层的孔隙率降低,而且孔隙率低于NiAl-Al2O3梯度涂层.     

大气等离子喷涂Al2O3-40%TiO2涂层的组织与性能

为提高舰船关重部件的耐磨损、抗腐蚀性能,开展了大气等离子喷涂氧化铝复合涂层技术研究。在45钢表面制备Al2O3-40%TiO2陶瓷涂层,通过扫描电子显微镜、显微硬度计、电子天平、摩擦磨损试验机等仪器设备,分析该涂层的显微结构,测其显微硬度、孔隙率等性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损性能。结果表明:涂层均匀致密,孔隙率为1.86%,涂层与粘结层之间有明显的倒钩镶嵌结构;Al2O3-40%TiO2涂层的平均硬度为687.2 HV0.1,同时粘结层起到了硬度梯度作用;在干摩擦条件下,45钢主要为严重的黏着磨损,而涂层的磨损主要以层状剥离为主,伴随着少量磨粒磨损,且磨损量低于45钢。在某舰艇主机正时齿轮密封失效部位表面使用Al2O3-40%TiO2涂层,大大提高了正时齿轮的使用寿命,为舰船关重部件的维修与再制造提供了技术支持和理论参考。     

SiO2添加剂对等离子喷涂Al2O3涂层抗热震性的影响

通过在Ａｌ２Ｏ３陶瓷粉末中添加不同数量的ＳｉＯ２，探讨其对等离子喷涂涂层抗热震性的影响。结果表明，在等离子喷涂Ａｌ２Ｏ３涂层中添加３％ＳｉＯ２后，热震起裂次数及热震失效次数均得到明显提高。其原因是适量ＳｉＯ２，能明显增加Ａｌ２Ｏ３涂层中的气孔和微裂纹。气孔尺寸均匀，直径在１～２μｍ以内，微裂纹以细网状分布于涂层薄片内。在热震过程中，气孔与微裂纹缓解涂层内应力，延缓了裂纹的扩展，故能显著提高涂层的抗震性能。但添加过量ＳｉＯ２后，由于Ａｌ２Ｏ３与ＳｉＯ２热膨胀系数差异过大，易造成应力集中，产生粗大裂纹，另外，气孔率过大，降低了抗热震性能。     

大气等离子喷涂TiO2涂层性能及厚涂层制备工艺

为改善TiO2溅射靶材主要依赖进口的局面,采用大气等离子喷涂技术在不锈钢SUS304平板基体及管状基体上制备了TiO2涂层。利用扫描电子显微镜对涂层形貌进行了观察,并对涂层与基体的结合强度、涂层孔隙率及抗热震性能分别进行了表征。结果表明：粉末熔化及铺展良好,截面可见典型层状结构。涂层与基体以机械结合为主,断裂基本发生在基体与粘结层界面处;涂层的孔隙率较低,同时具有良好的抗热震性能。厚涂层制备过程中,采用循环水冷却方法对不锈钢SUS304管状基体进行冷却,涂层沉积速度快且无开裂和脱落,涂层厚度可达8 mm。通过对冷却装置的改进及喷涂工艺的进一步优化,有望在大尺度管状基体上制备厚涂层以满足溅射蒸镀辊的需要。     

AH32钢表面等离子喷涂制备疏水涂层及其耐腐蚀性能研究

目的提高AH32海洋用钢表面的疏水性及耐蚀性,并给出最佳性能的喷涂涂层成分。方法采用大气等离子喷涂技术,在AH32钢表面制备了三种不同成分的涂层。利用微量进样器结合半球法测量了涂层的接触角,并利用Qwen-Wendt公式对涂层的表面能进行了计算,利用扫描电子显微镜观察涂层的表面形貌,利用表面粗糙度仪测量涂层的表面粗糙度,利用冲刷实验及电化学工作站测量了不同涂层的耐蚀性能,并讨论了不同涂层的疏水机制及相应的腐蚀机理。结果等离子喷涂涂层显著改善了AH32钢的疏水性能。相比而言,等离子喷涂Co基涂层及等离子喷涂Ni基涂层与水的静态接触角达到了130°以上,均具有较好的疏水效果。三种涂层均明显改善了AH32钢的耐海水冲刷腐蚀能力,其中AH32钢基体腐蚀30d后的失重为1.68×10^-2 g/cm²,等离子喷涂Ni基涂层的腐蚀失重最小,约为4.2×10^-3 g/cm²。极化曲线测试结果也表明,三种涂层的自腐蚀电位较基体提高了300 mV左右,并且腐蚀电流密度较基体降低了1个数量级以上,另外Co基涂层的腐蚀电流...     

等离子喷涂 NiCr-Cr3C2基复合自润滑涂层的组织及摩擦学性能

将NiCr-Cr3C2复合粉和Ni包MoS2粉按不同比例混合,制成三种喷涂粉末,采用等离子喷涂技术在304不锈钢表面制备复合自润滑涂层,并对涂层的物相组成、显微组织及摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:三种涂层的物相组成相同,主相均为Cr7C3,Ni和MoS2;涂层与基体的结合为机械结合,孔隙率较低,表面有少量微裂纹;喷涂粉末中的Ni包MoS2粉偏少或偏多都会导致涂层的摩擦磨损性能变坏,Ni包MoS2粉质量分数为30%时,涂层的摩擦系数及磨损率最低,分别约为0.36和3.3×10-4mg/s。     

等离子喷涂FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层制备及性能研究

目的 提高风机等机械设备关键部件的耐磨损性能,延长设备的使用寿命。方法 以304不锈钢为基体,利用等离子喷涂技术,制备FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层。采用X射线衍射仪、金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度计,分别对涂层的微观组织、物相、显微硬度进行表征。利用摩擦磨损试验机,对FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损性能进行研究,并分析其磨损机理。结果 FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层表面均由致密光滑区域和较为疏松的半熔融颗粒等组成,涂层与基体结合得较为紧密,界面处无明显裂纹,结合强度较高,2种涂层的结合强度分别为69.5、69.1 MPa。FeCrBC涂层和FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的显微硬度相当,分别为823.3HV0.1、810.8HV0.1。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损体积为0.11 mm³,与FeCrBC涂层相比,复合涂层的磨损率减小了38.1%,具有良好的耐磨损性能。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层的磨损机理主要为磨粒磨损和疲劳磨损。结论 复合涂层中TiB2与FeCrBC相和NiAl相的润湿性良好,结合紧密。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层因其存在均匀分布的TiB2、(Fe, Cr)2(B, C)、(Fe, Cr)3(B, C)等硬质相,显著提高了涂层的耐磨性能。FeCrBC-NiAl-TiB2复合涂层可以有效提高基体的耐磨损性能,具有良好的应用前景。     

等离子喷涂Al2O3-13%TiO2涂层的海水腐蚀磨损性能

基于等离子喷涂技术构筑了高耐磨、耐蚀的Al2O313%TiO2涂层（AT13涂层）,利用Rtec磨蚀试验机研究AT13涂层在干摩擦、去离子水和人工海水介质中的摩擦磨损性能,并利用电化学工作站分析了涂层在静态腐蚀和滑动磨损中的开路电位和极化曲线的变化,探讨了AT13涂层的腐蚀磨损机理。结果表明：热喷涂AT13涂层由αAl2O3、γAl2O3、金红石型TiO2和Al2TiO5相组成,其中富Ti相呈条带状分布于富Al基体中;AT13涂层在海水工况具有较好的润滑性,与干摩擦相比,其摩擦因数减小了0.15,且具有较好的稳定性;在3种工况下,AT13涂层都具有优异的耐磨损性能,海水润滑条件下,AT13涂层具有最小的磨损率,且随载荷的增加而减小;磨损过程加重了海水对涂层的腐蚀,但影响较小。     

Effects of alloying elements on microstructure and protective properties of Al2O3 coatings formed on aluminum alloy substrates by plasma electrolysis

Hard alumina coatings were formed on three typical Al alloys using a plasma electrolytic oxidation (PEO) process. The microstructure and protective behavior of the coatings were characterized in the context of the elements alloyed in the substrates. The substrates investigated were three commercial aluminum alloys (Al 6061, 2024, 7075) and various Al − x–Mg binary alloys with x = 0.6–4.6 wt.%. The major portion of all coating films consisted of a mixture of γ- and α-alumina on top of a very thin amorphous substrate-based layer. Examination of the coatings on the commercial alloys reveals that the ratio of α- to γ-alumina is inversely proportional to the total concentration of residual Mg, Cu, and Zn ions in the coatings. Additional experiments on Al − x–Mg binary alloy substrates suggest that Mg ions play the most important role in suppressing the transition of γ- to α-alumina. Our results suggest that Mg content ≥ 3 wt.% yields only the γ-alumina. We propose a mechanism that correlates the residual elements in the coatings to the alumina phase transition. A higher content of the dense α-alumina in the coatings yielded greater hardness as well as improved wear tolerance and crack resistance of the coating layers.     

Mechanical and tribological performance of Al2O3-TiO2 coatings elaborated by flame and plasma spraying

Mechanical properties and wear rates of Al₂O₃-13 wt.% TiO₂ (AT-13) and Al₂O₃-43 wt.% TiO₂ (AT-43) coatings obtained by flame and atmospheric plasma spraying were studied. The feed stock was either ceramic cords or powders. Results show that the wear resistance of AT-13 coatings is higher than that of AT-43 and it seems that the effect of hardness on wear resistance is more important than that of toughness. Additionally, it was established that, according to conditions used to elaborate coatings and the sliding tribological test chosen, spray processes do not seem to have an important effect on the wear resistance of these coatings.     

纳米氧化铝悬浮液浓度对等离子喷涂涂层构建的影响

采用纳米氧化铝(粉末直径约20nm)悬浮液大气等离子喷涂技术(SPS)制备了含纳米结构的涂层.采用理论计算、SEM分析的方法研究纳米氧化铝悬浮液浓度对涂层构建的影响.结果表明,纳米氧化铝悬浮液浓度对粒子直径的分布,喷涂悬浮液所需的等离子能量,涂层表面粗糙度以及涂层显微结构都有显著的影响,降低悬浮液浓度有利于获得精细的涂层结构,但喷涂效率降低,优化的悬浮液浓度(质量分数,%)在5～10.     

镁合金表面电弧喷涂纯铝的界面特性研究

采用电弧喷涂技术对ZK60和AZ91两种镁合金表面喷铝,为了提高界面结合性能,对喷后样品进行了真空条件下450℃保温2h和250℃真空热压1h两种不同的后处理,结果表明:两种处理工艺都能一定程度的提高界面性能,但是前一处理工艺基体晶粒显著长大,后一处理工艺则对基体的影响较小,并且同时改善了涂层自身的性能.     

激光重熔对Al2O3-40% TiO2等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响

利用等离子喷涂方法制备Al₂O₃-40% TiO₂涂层,对涂层进行激光重熔处理.分别对等离子喷涂层和激光重熔涂层进行耐冲蚀磨损性能试验,研究了激光重熔对Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层耐冲蚀性能的影响.结果表明,激光重熔消除了Al₂O₃-40% TiO₂等离子喷涂层的层状结构,使得等离子喷涂层中γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,形成了α-Al₂O₃+TiAl₂O₅稳定结构.激光重熔后的涂层组织致密均匀、硬度高,具有冶金结合特征,使得耐冲蚀性能得到极大提高,其磨损特征为冲蚀粒子冲击作用下产生的裂纹、破碎与块状剥落.     

Microstructure and mechanical properties of Al2O3-Cr2O3 composite coatings produced by atmospheric plasma spraying

Al₂O₃, Al₂O₃-Cr₂O₃ and Cr₂O₃ coatings were deposited by atmospheric plasma spraying. Phase composition of powders and as-sprayed coatings was determined by X-ray diffraction. Electron probe microanalyzer was employed to investigate the polished and fractured surface morphologies of the coatings. Mechanical properties including microhardness, fracture toughness and bending strength were evaluated. The results indicate that the addition of Cr₂O₃ is conducive to the stabilization of α-Al₂O₃. Compared with the pure Al₂O₃ and Cr₂O₃ coatings, Al₂O₃-Cr₂O₃ composite coatings show lower porosities and denser structures. Heterogeneous nucleation of α-Al₂O₃ occurs over the isostructural Cr₂O₃ lamellae and partial solid solution of Al₂O₃ and Cr₂O₃ might be occurring as well. Furthermore, grain refining and solid solution strengthening facilitate the mechanical property enhancement of Al₂O₃-Cr₂O₃ composite coatings.     

基于遗传神经网络的等离子喷涂纳米ZrO2-7%Y2O3涂层工艺参数优化

将BP神经网络和遗传算法相结合用于等离子喷涂纳米ZrO2-7％ Y2O3涂层的工艺参数优化,根据正交试验结果对模型结构进行训练,建立了喷涂距离、喷涂电流、主气压力、辅气压力与涂层结合强度和显微硬度之间的BP神经网络模型,并基于遗传算法对涂层结合强度和显微硬度进行了单目标和多目标参数优化.结果表明,模型预测值与试验值十分接近,说明该网络模型是正确和可靠的.遗传算法优化的涂层最大结合强度和显微硬度(HV)分别为44.0 MPa和12.663 GPa;当涂层结合强度和显微硬度两个性能参数权重相同时,在喷涂距离90.66 mm、喷涂电流934.63 A、主气压力0.304MPa和辅气压力0.898 MPa时涂层综合性能最优.     

Al_2O_3含量对等离子喷涂TiO_2-Al_2O_3陶瓷涂层组织性能的影响

采用大气等离子喷涂方法制备TiO2–Al2O3陶瓷涂层,利用SEM和XRD分析了涂层的显微组织和相结构,并研究了涂层的电阻率随温度变化的规律。研究结果表明:TiO2–Al2O3陶瓷涂层主要由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2、Magneli相、α–Al2O3及γ–Al2O3组成。涂层的显微硬度和电阻率随Al2O3含量的增加而增加,在通电升温条件下涂层的电阻率随温度升高而降低。     

Self-lubricating Al2O3/PTFE composite coating formation on surface of aluminium alloy

Self-lubricating composite coating is fabricated on the surface of aluminium alloy, which integrates the advantages of wear resistance of microarc oxidation (MAO) ceramic coating and a low friction coefficient of polytetrafluoroethylene (PTFE). Inspection of SEM and EDS analysis indicates that PTFE can be deposited into the MAO coating, and a compact film forms which can fully cover the MAO coating. The yielded coating possesses superior tribological properties. The friction coefficient remains steady with minimal weight loss during long-term sliding.