Al2O3添加量對熱噴涂氧化鋁陶瓷涂層性能影響
2020-11-13 14:11:18點擊：
北京耐默公司作為專業研制陶瓷涂層廠家，在此介紹噴涂陶瓷涂層_熱噴涂氧化鋁陶瓷_氧化鉻涂層_氧化鋯陶瓷涂層相關知識，希望對大家會有幫助。
目的 研究Al2O3添加量對Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元復合陶瓷涂層性能的影響。方法 采用熱噴涂技術在油氣管道X80管線鋼基體表面制備出具有不同Al2O3含量的四元復合陶瓷涂層。另外，為探究基體溫度對涂層性能的影響，所有涂層均在等離子噴槍預熱及室溫的兩種基體上制備。所制涂層的氣孔率、硬度、結合力及電化學腐蝕性能分別采用煮沸稱重法、維氏硬度計、劃痕儀、電化學工作站進行檢測，并用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)分析不同Al2O3含量涂層的物相組成和形貌特征，研究Al2O3含量對涂層各性能的影響。結果 隨著Al2O3含量的增加，Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元復合陶瓷涂層的氣孔率呈現先降低后增加的趨勢，相對應的四元復合陶瓷涂層的結合力、維氏硬度則先增加后降低。當Al2O3質量分數為60%時，四元復合陶瓷涂層的性能最優，氣孔率為3.6%，硬度為824.6HV，結合力為53.8N。電化學腐蝕測試表明，Al2O3能增強涂層的耐腐蝕性能，Al2O3質量分數為60%時，涂層自腐蝕電位最高，為-0.28 V。另外，在基體預熱和不預熱條件下，所制涂層性能隨Al2O3含量的變化一致，但是基體預熱比不預熱更有利于涂層性能的提高。結論 Al2O3的添加不僅能夠有效降低涂層Cr含量，還能顯著提升四元復合陶瓷涂層的各項性能，特別是耐腐蝕性。此外，熱噴涂前對基體進行預熱，有利于涂層性能提高。
熱噴涂技術是一種將熔化或半熔融狀態的噴涂材料，通過高速氣流使其霧化噴射至零件表面的表面改性方法。通過熱噴涂技術能夠制備出優于基體性能的表面功能涂層，可賦予材料表面耐腐蝕、耐磨損、抗高溫氧化、抗疲勞等優異性能。熱噴涂技術作為熱噴涂技術的一種，因具有焰流溫度高、基體熱影響小、涂層平整、厚度可控、孔隙率低、雜質含量少、噴涂參數可優化、噴涂材料種類廣等優點，成為制備高熔點涂層材料最常用的工藝。將高性能陶瓷作為噴涂材料，采用熱噴涂技術將金屬材料的韌性與陶瓷材料的抗腐蝕性、耐磨性、高硬度、強絕熱、低線膨脹系數、無污染性等優點相結合，可滿足設備及其部件在苛刻條件下的使用。近年來，該技術逐漸應用于石油工程領域，在機械裝備與設備器件的修復、強化、防護方面取得了良好的效果。
目前主要采用以高含量Cr2O3為主要成分的單一、兩組元或三組元陶瓷涂層進行管道表面改性，如Cr2O3/TiO2、Al2O3/Cr2O3與Cr2O3/TiO2/SiO2等復合陶瓷涂層材料等。Cr2O3與TiO2、Al2O3、SiO2等陶瓷涂層材料復合化的設計，有效提升了單一組元陶瓷涂層材料的致密度、力學性能及其應用穩定性。但是Cr2O3陶瓷材料存在價格相對昂貴的問題，且會對生態環境造成污染。當前，如何降低涂層成本和鉻含量成為了亟需解決的問題。此外，研究表明，在Al2O3陶瓷涂層材料中添加SiO2能夠使材料晶粒更加均勻化，并在晶粒間形成連續玻璃質，抑制裂紋形成，阻礙裂紋擴展等。結合文獻的研究結果可知，Cr2O3、TiO2、SiO2與Al2O3四種材料的兩兩組合或三三組合，可以制備出具有更加優異性能的復合陶瓷涂層。因此，本論文嘗試制備Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四組元復合陶瓷涂層材料，以進一步降低涂層中的Cr2O3含量及其成本。基于此，同時考慮到Al2O3材料的優異性能及其低成本性，本論文在保持TiO2和SiO2含量一定的情況下，研究了不同Al2O3含量的Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四組元復合陶瓷涂層材料的微觀結構、力學性能與電化學腐蝕性能及其影響機制，探索了部分Al2O3取代Cr2O3的可能性，為油氣管道防護涂層的多樣化研究奠定了一定的實驗基礎。
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