隨著納米材料制備技術的進步,納米材料在表面工程領域的應用研究也越來越受到關注。正是在這種背景下,一個嶄新的學科——納米表面工程應運而生了。所謂納米表面工程,是以納米材料和納米加工技術為基礎,通過特定的加工技術、組裝方法使材料表面存在納米結構,從而使材料表面得以強化、改性或賦予表面新功能的先進加工技術,極具學術價值、應用前景和市場潛力。等離子噴涂技術由于具有火焰溫度高、射流速度快、冷卻速度快、氣氛可控等特點,因此是目前制備納米涂層非常重要的方法之一。等離子噴涂Al2O3-TiO2陶瓷復合陶瓷涂層具有硬度高、耐高溫和耐磨耐蝕等優點,對金屬基體起到了很好的保護作用,從而可有效延長部件的使用壽命,因此在很多行業中得到了應用。早期有關Al2O3-TiO2陶瓷復合涂層的研究主要集中在對其微觀組織和相成分的分析上,而對涂層的制備工藝及其性能特別是耐腐蝕性能的研究卻較少。為此,本文對噴涂功率以及TiO2含量對等離子噴涂制備Al2O3-TiO2納米陶瓷復合涂層耐腐蝕性能的影響規律進行了研究。
以6063鋁合金為基體材料,其化學成分為(質量分數,%):0.2~0.6Si,0.35Fe,0.1Cu,0.1Mn,0.45~0.9Mg,0.1Cr,0.1Zn,0.1Ti,余量Al。噴涂試樣的尺寸為60mm×40mm×3mm。納米粉末通過噴涂再造粒方法制備適合噴涂的微米級喂料,其工藝流程為:配制料漿:97%Al2O3+3%TiO2(質量百分比,簡稱AT3,下同);87%Al2O3+13%TiO2(簡稱AT13);80%Al2O3+20%TiO2(簡稱AT20);60%Al2O3+40%TiO2(簡稱AT40)→噴涂造粒→粉體燒結(800℃×1h)→篩選。噴涂前對基體表面進行除油、噴砂處理。噴涂采用內送粉方式,噴涂功率分別20、25、30和35kW,氬氣流量120L/min,送粉氮氣壓力0.6MPa,噴涂距離70mm。噴涂厚度0.15~0.20mm。涂層的耐腐蝕性能采用中性鹽霧試驗進行表征。試驗周期根據標準中推薦的周期并結合實際情況,確定為4、8、24、48、72、96和120h。在試驗周期內噴霧不中斷,只有當需要短暫觀察試樣時才打開鹽霧箱。
噴涂功率對納米陶瓷復合涂層的耐腐蝕性能有顯著影響。隨著噴涂功率的升高,納米陶瓷復合涂層的耐腐蝕性能先升高后降低。TiO2含量對納米陶瓷復合涂層的耐腐蝕性能有較大的影響,其耐腐蝕性能隨TiO2含量的升高而升高。
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