等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米陶瓷复合涂层的耐蚀性能研究
2016-12-02 10:10:46
作者:本网整理 来源:冶金信息网
随着纳米材料制备技术的进步,纳米材料在表面工程领域的应用研究也越来越受到关注。正是在这种背景下,一个崭新的学科——纳米表面工程应运而生了。所谓纳米表面工程,是以纳米材料和纳米加工技术为基础,通过特定的加工技术、组装方法使材料表面存在纳米结构,从而使材料表面得以强化、改性或赋予表面新功能的先进加工技术,极具学术价值、应用前景和市场潜力。等离子喷涂技术由于具有火焰温度高、射流速度快、冷却速度快、气氛可控等特点,因此是目前制备纳米涂层非常重要的方法之一。等离子喷涂Al2O3-TiO2陶瓷复合陶瓷涂层具有硬度高、耐高温和耐磨耐蚀等优点,对金属基体起到了很好的保护作用,从而可有效延长部件的使用寿命,因此在很多行业中得到了应用。早期有关Al2O3-TiO2陶瓷复合涂层的研究主要集中在对其微观组织和相成分的分析上,而对涂层的制备工艺及其性能特别是耐腐蚀性能的研究却较少。为此,本文对喷涂功率以及TiO2含量对等离子喷涂制备Al2O3-TiO2纳米陶瓷复合涂层耐腐蚀性能的影响规律进行了研究。
以6063铝合金为基体材料,其化学成分为(质量分数,%):0.2~0.6Si,0.35Fe,0.1Cu,0.1Mn,0.45~0.9Mg,0.1Cr,0.1Zn,0.1Ti,余量Al。喷涂试样的尺寸为60mm×40mm×3mm。纳米粉末通过喷涂再造粒方法制备适合喷涂的微米级喂料,其工艺流程为:配制料浆:97%Al2O3+3%TiO2(质量百分比,简称AT3,下同);87%Al2O3+13%TiO2(简称AT13);80%Al2O3+20%TiO2(简称AT20);60%Al2O3+40%TiO2(简称AT40)→喷涂造粒→粉体烧结(800℃×1h)→筛选。喷涂前对基体表面进行除油、喷砂处理。喷涂采用内送粉方式,喷涂功率分别20、25、30和35kW,氩气流量120L/min,送粉氮气压力0.6MPa,喷涂距离70mm。喷涂厚度0.15~0.20mm。涂层的耐腐蚀性能采用中性盐雾试验进行表征。试验周期根据标准中推荐的周期并结合实际情况,确定为4、8、24、48、72、96和120h。在试验周期内喷雾不中断,只有当需要短暂观察试样时才打开盐雾箱。
喷涂功率对纳米陶瓷复合涂层的耐腐蚀性能有显著影响。随着喷涂功率的升高,纳米陶瓷复合涂层的耐腐蚀性能先升高后降低。TiO2含量对纳米陶瓷复合涂层的耐腐蚀性能有较大的影响,其耐腐蚀性能随TiO2含量的升高而升高。
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