本发明专利技术涉及等离子喷涂法制备的氧化镧－氧化铝复合涂层及其制备方法，属于耐磨陶瓷涂层领域。本发明专利技术的按氧化镧和氧化铝比例为３／９７～１０／９０称取氧化铝和氧化镧粉体，球磨混合；采用等离子体喷涂工艺，将复合粉体沉积于已清洗和喷砂处理的金属基材上。本发明专利技术制得的氧化镧－氧化铝复合涂层显微结构分析表明镧元素均匀地分散在氧化铝基体相中，涂层相比于喷涂纯Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］涂层，等离子喷涂Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］－Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］涂层有更高的沉积效率，有效地改善等离子喷涂涂层的耐磨性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及等离子喷涂法制备的氧化镧—氧化铝复合涂层及其制备方法， 属于耐磨陶瓷涂层领域。
技术介绍
等离子体喷涂氧化铝涂层作为一种优良的耐磨涂层在机械、化工、造纸等 领域获得到了较好应用。但是， 一方面，陶瓷材料的内在脆性与热喷涂技术的 工艺特点，决定了氧化铝涂层的低沉积效率和多孔的结构特征，在很大程度上 制约了涂层在耐磨领域的进一步应用；另一方面，随着科技的高速发展，对涂 层材料的应用环境又提出了更高的要求。因此，如何改善等离子体喷涂氧化铝 涂层结构与耐磨性能是值得研究的课题。国内外文献报道用于改善等离子体喷涂氧化铝结构与力学性能的途径主要 有工艺参数优化、粉料结构与组成设计、后处理等。由于等离子体喷涂工艺 影响因素达50多个且又相互影响，使得试验工作量大且难以获得优化工艺。采 用浸渍密封、激光重熔等后处理手段虽然可以有效地降低气孔率，提高涂层致 密度与热学、力学性能(M. Vippola， S.Ahmaniemi, J. Keranen， et al.， Mafe,.^4,2002， 32: 1-8)，但同时也使得涂层制备工艺复杂化，涂层制备成本提高。 等离子喷涂涂层一般过程为熔融粉料高速撞击基材、铺展、冷却、固化堆积形 成涂层，可以看出喷涂粉料的结构与组成特性直接影响到熔融颗粒飞行特性和 沉积涂层的结构与性能。因此，喷涂粉料的组成与结构设计，已经成为提高等 离子喷涂氧化铝涂层耐磨性能的重要手段。如通过合金法制备Al203-Ti02、 八1203-0203复合粉末，等离子体喷涂工艺制备涂层，其耐磨性能相对于纯A1203 涂层均有一定的改善(V. Fervel， B. Normand, C. Coddet,『ew， 1999, 230: 70-77)。 近年来，研究者们仍在不断探索新的复合涂层体系。
技术实现思路
本专利技术是在以往技术的基础上，采用机械混合工艺制备Al203-La203复合粉末，利用大气等离子喷涂技术在金属基材上，沉积^203-1^203复合涂层。 本专利技术的具体工艺过程如下(1) 按氧化镧和氧化铝比例为3/97 10/90称取氧化铝和氧化镧粉体，球磨混合；(2) 采用等离子体喷涂工艺，将步骤(1)制得的复合粉体沉积于已清洗 和喷砂处理的金属基材上。优选的磨球与粉体质量比为1/3 1/2。 优选控制的工艺参数范围为电流等离子气体H2等离子气体Ar 粉末载气Ar 喷涂距离600 700安培7~20标准升/分钟 40~55标准升/分钟■4.2标准升/分钟80 120mm优选的金属基材为不锈钢基材。本专利技术制得的氧化镧一氧化铝复合涂层显微结构分析表明镧元素均匀地分 散在氧化铝基体相中(图3)， XRD图谱显示涂层晶相组成为y-A1203、 oc-Al203、 La203、 La(OH)3 (图4)。相比于喷涂纯Al203涂层，等离子喷涂八1203-1^203涂层有更高的沉积效率 (图5)，有效地改善等离子喷涂涂层的耐磨性能(图6)。附图说明图1为八1203-5^.%1^203复合粉末的表面形貌可以看出1^203粉末较好 地分散。图2为不同含量氧化镧掺杂Al203-La203复合粉末X射线衍射图谱由于 Al203-La203在空气中易吸水性，XRD图谱存有La(OH)3峰。图3为Al203-5wt.% La203复合涂层的截面形貌和成分分析成分分析显示 稀土 La元素在涂层内部较均匀的分散。图4为不同含量氧化镧掺杂Al203-La203复合涂层的X射线衍射图谱涂层主晶相为"八1203，伴随有一定量的a-Al203、 La203、 La(OH)3相。图5为氧化镧掺杂对等离子体喷涂八1203涂层沉积效率的影响可以看出，1^203的添加提高了八1203涂层的沉积效率。图6和图7氧化镧掺杂对等离子体喷涂Al203涂层耐磨性能的影响可以看出，La203的添加降低了磨损率，有效地提高了 Al203涂层的耐磨性能。具体实施例方式下面通过实施例进一步阐明本专利技术，但并非仅限于本专利技术。 实施例1按氧化镧质量百分含量为3%称取氧化铝和氧化镧粉末，再按球粉比为1/3 称取直径为3mm的氧化锆球， 一起装入球磨瓶中，在球磨机上干混2个小时， 制成氧化镧质量百分含量为3%、 5%和10%的Al20rLa203复合粉料。采用大气 等离子喷涂技术，按表1控制工艺参数，在尺寸为①50xcD6.5x8mm的经过清洗 和喷砂预处理的不锈钢摩擦盘表面喷涂复合涂层和纯氧化铝涂层。从图5可以 看到，同样的工艺条件下，氧化镧稀土掺杂后的复合涂层的厚度相对纯氧化铝 涂层有20~35%的提高，沉积涂层厚度的提高反映出稀土氧化镧的添加大大提高 了氧化铝涂层的沉积效率。实施例2按氧化镧质量百分含量为5%称取氧化铝和氧化镧粉末，再按球粉比为1/3 称取直径为3mm的氧化锆球， 一起装入球磨瓶中，在球磨机上干混2个小时， 制成氧化镧质量百分含量为3%、 5%和10%的Al203-La203复合粉料。采用大气 等离子喷涂技术，按表1控制工艺参数，在尺寸为O50x。6.5x8mm的经过清洗 和喷砂预处理的不锈钢摩擦盘表面喷涂复合涂层和纯氧化铝涂层。从图5可以 看到，同样的工艺条件下，氧化镧稀土掺杂后的复合涂层的厚度相对纯氧化铝 涂层有20~35%的提高，沉积涂层厚度的提高反映出稀土氧化镧的添加大大提高 了氧化铝涂层的沉积效率。实施例3按氧化镧质量百分含量为10%称取氧化铝和氧化镧粉末，再按球粉比为1/3称取直径为3mm的氧化锆球，一起装入球磨瓶中，在球磨机上干混2个小时，制成氧化镧质量百分含量为3%、 5%和10%的人1203丄3203复合粉料。采用大气等离子喷涂技术，按表1控制工 艺参数，在尺寸为O50x(D6.5x8mm的经过清洗和喷砂预处理的不锈钢摩擦盘表 面喷涂复合涂层和纯氧化铝涂层。从图5可以看到，同样的工艺条件下，氧化 镧稀土掺杂后的复合涂层的厚度相对纯氧化铝涂层有20~35%的提高，沉积涂层 厚度的提高反映出稀土氧化镧的添加大大提高了氧化铝涂层的沉积效率。采用实施例1、 2、 3所制备的喷涂有涂层的摩擦盘，经过一定磨抛光工艺 后(表面粗糙度0.5iim左右)，与(D9.5mm不锈钢球以球-盘(Ball-on-disc)接触 方式对磨。摩擦设备为美国CETR的UMT-3多功能摩擦磨损测试仪。摩擦实验 条件为载荷15N，转速和摩擦半径分别为1000rpm和15mm(线速度约1.7m/s)， 摩擦时间为10min。摩擦磨损结果如图5所示，从摩擦系数和磨损率对比可以看 出，稀土掺杂有效地改善了涂层的耐磨性能。<table>table see original document page 6</column></row><table>权利要求1. 等离子喷涂法制备氧化镧-氧化铝复合涂层的方法，其特征在于包括下述步骤(1)按氧化镧和氧化铝比例为3/97～10/90称取氧化铝和氧化镧粉体，球磨混合；(2)采用等离子体喷涂工艺，将步骤(1)制得的复合粉体沉积于已清洗和喷砂处理的金属基材上。2、 按权利要求1所述的等离子喷涂法制备氧化镧一氧化铝复合涂层的方法， 其特征在于选定等离子体喷涂工艺的参数为电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
等离子喷涂法制备氧化镧－氧化铝复合涂层的方法，其特征在于包括下述步骤： （１）按氧化镧和氧化铝比例为３／９７～１０／９０称取氧化铝和氧化镧粉体，球磨混合； （２）采用等离子体喷涂工艺，将步骤（１）制得的复合粉体沉积于已清洗和喷砂处理的金属基材上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尹志坚，陶顺衍，周霞明，丁传贤，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。