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液相熱噴塗的應用進展

時間:2017-08-03 15:24:17  來源:AG亚游官网熱噴塗網整理  作者:tianzhongma

     最近兩年液相熱噴塗技術漸漸得到了科研工作者的認可,尤其是納米/亞微米表麵工程領域的科研人員不斷地利用液相熱噴塗技術實現了高效納米塗層的製備,並且應用到許多新的研究領域。近幾年國際上液相熱噴塗主要應用在了以下幾個領域中:

新型熱障塗層

    楊暉等人利用氧氯化鋯加少量氨水溶液攪拌後作為ZrO2的前軀體,製備了具有納米結構的ZrO2熱障塗層。等離子噴塗形成的塗層為單斜相與立方相的混合晶體結構,塗層由致密的熔化較好的顆粒和微裂紋組成,XRD結果表明塗層中的平均粒徑為25nmHKassner等人研究了YSZ熱障塗層的製備過程,使用了液相熱噴塗方式進行喂料,製得的塗層具有片層結構,而且片層之間的尺寸是傳統熱噴塗的片層之間的1/300大小,而且塗層中產生了縱向裂紋。EHJordan等用液相等離子噴塗製備熱障塗層,硬度約為450VHN,孔隙率為17%,熱導率低到0.5W/(mK),且具有交錯相界麵和縱向裂紋,而這對熱障塗層是很有用的。

生物陶瓷塗層

    用熱噴塗技術製備的羥基磷灰石具有較好的生物相容性和骨傳導性能,目前已經成為鈦金屬表麵改性的一種重要工藝,近些年液相熱噴塗技術的應用為納米/亞微米級的羥基磷灰石塗層製備提供了有效的Ca(NO3)2和氨水為原料製備了羥基磷灰石塊體,將塊體低溫球磨,製得1μm左右的超細粉體,加入40%的水和40%的酒精製成了懸浮液,采用注射式液相熱噴塗的方法在鈦表麵製得了具有亞微米結構的羥基磷灰石塗層。LatkaL等人利用液相熱噴塗的方法用水或酒精作為懸浮基質在鈦金屬表麵上製備了羥基磷灰石塗層,並對塗層的性能在體液模擬條件下進行了微觀組織和力學性能研究,塗層的結合強度為1012N,塗層的楊氏模量平均值在15.628.4GPa之間。

催化功能塗層

    TomaFL等將納米二氧化鈦顆粒製備成懸浮液,用液相熱噴塗方法製備了納米TiO2,該塗層具有光催化性能。進一步的研究表明,液相噴塗的組織和晶體結構對於TiO2塗層的光催化性能有很大的影響,疏鬆多孔和銳鈦礦相含量多的塗層的光催化性能比較好。研究還發現液相熱噴塗製備的TiO2塗層還具有較好的場電子發射性能。

固體燃料電池的電解質塗層

    固體燃料電池是一種新型的高效低汙染的能源轉換裝置,通過YSZ為代表的具有離子導電性的氧化物電解質塗層的研究,可以降低固體燃料電池的使用溫度和成本、提高使用壽命,應用液相熱噴塗來製備電解質塗層已經成為一個有效的方法。

    RRampon等將氧化釔穩定氧化鋯納米顆粒懸浮於甲醇中,並用分散劑高度分散,經霧化後注入等離子焰流中,噴塗獲得薄的致密電解質層,這有利於降低電池工作溫度,提高其穩定性和使用壽命。J.ObersteBerghaus等人利用液相熱噴塗的方法製備了Ce0.8Sm0.2O2-δNi-Ce0.8Sm0.2O2-δ的燃料電池電極塗層,研究表明該電解質材料在600900℃下表現出了優異的電學性能,可以降低燃料電池的工作溫度。

製備介電塗層

    HaoSE等使用霧化式液相熱噴塗的方法成功地製備出了鑭摻雜的Ba(1x)SrxTiO3介電塗層。首先用溶膠凝膠法製備鑭摻雜的Ba(1x)SrxTiO3的納米粉體,然後用水和酒精的混合液作為懸浮介質,采用液相等離子熱噴塗的方法在鋼基體表麵製備了介電塗層。結果表明x0.1時,該介電塗層的介電性能最好,介電常數可以達到20001000Hz條件下介電損失僅為0.02

耐磨耐腐蝕塗層 

    近年來對耐磨耐腐蝕的納米熱噴塗塗層的研究很多,液相熱噴塗已經成為該領域的新熱點。GDarut等人應用商業納米粉體為原料,將其分散到酒精介質中,並使用超聲振蕩和磁力攪拌的方式製得液相喂料,采用液相熱噴塗的方式分別製得了納米氧化鋁、納米碳化矽和納米氧化鋯耐磨塗層,同時還製得了納米氧化鋁-氧化鋯、納米氧化鋁-碳化矽複合塗層。摩擦試驗結果表明,液相喂料中的納米粒子尺寸越小製得的塗層摩擦因數越小,而且無論是納米氧化鋯還是納米碳化矽與納米氧化鋁形成的複合塗層摩擦因數都比純氧化鋁塗層的要小。MErne等人將納米氧化鈦和氧化鉻按照不同的比例加上少量的分散劑製成懸浮液,使用液相熱噴塗的方法製成了納米結構的氧化鈦-氧化鉻複合塗層,經過摩擦磨損試驗,在室溫下摩擦因數是0.60.7之間,而高溫600℃下摩擦因數是在0.2左右,表現出較好的耐磨性能。

製備納米粉體 

    等離子噴塗液相合成法利用工業上的等離子體噴塗係統在大氣環境中生產納米粉末,用簡單的平行電極靜電收集器可進行粉末的收集。研究表明利用等離子體的高溫、高溫度梯度的特性,可使鈦酸丁酯發生裂解而製得納米TiO2粉末。納米顆粒的尺寸、形狀和相組成取決於噴塗材料及工藝參數,有機金屬溶液能生產出尺寸分布窄的納米顆粒。XuDP等人研究了三價離子摻雜的二氧化鈦粉體的製備和性能,以四叔丁氧基鈦和六水硝酸鑭為原料製成溶液,使用注入式喂料方式,成功製備出了粒徑在2060nm的氧化鈦複合粉體,該粉體的粒徑分布較集中,而且團聚現象很少。

 

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