热喷涂纳米结构涂层研究现状与展望

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1、万方数据第29卷第5期2008年5月腐蚀与防护CORRoSION＆PROTECTl0NVoL29No．5May2008热喷涂纳米结构涂层研究现状与展望杨建桥．杨保兴(陕西科技大学表面工程研究所，西安710021)摘要：综述了国内外在利用热喷涂技术制备纳米结构涂层方面的研究进展。介绍了热喷涂用纳米结构喂料的制备、热喷涂纳米结构涂层的制备方法及涂层性能。与传统材料的热喷涂涂层相比，纳米结构涂层在力学、摩擦学以及耐磨防腐蚀性能方面均有较大提高。关键词：热喷涂f喂料；纳米结构涂层；涂层性能；展望中图分类号：TGl74．44文献

2、标识码：A文章编号：1005-748X(2008)05—0290-04ResearchProgressandProspectofNanostructureCoatingsPreparedbyThermalSprayingYANGJian-qiao．YANGBao-xing(SurfaceEngineeringInstitute，ShaanxiUniversityofScience&Technology，Xi’an710021，China)Abstract：Theresearchprogressandpmspectofn

3、ano-structuredcoatingspreparedbythermalsprayingarereviewed．Thepreparationofnano-structuredfeedstock，nano-structuredfabricationmethodsandpropertiesofnanostructuredcoatingsareintroduced．Comparedwiththethermalspraycoatingsoftraditionalmaterials，themechanical，tribol

4、ogical，anti-wearandanti-corrosionpropertiesofthenano-structuredcoatingshavebeenenhanced．Keywords：thermalspraying；feedstock；nano-structuredcoating，coatingproperty；prospect0引言1热喷涂纳米结构喂料的制备自20世纪初发明并发展起来的热喷涂技术迄今已成为表面工程领域中一项十分重要的技术，被广泛地应用于宇航、国防、石油、化工、机械、冶金、交通和电力等诸多领域

5、[1]。近年来，随着各种新型的高能高速热喷涂技术的相继出现，加之，人们在纳米粉体制备方面的重大进展，二者的结合即热喷涂纳米结构涂层技术正成为热喷涂领域一个重要的发展方向。目前，利用热喷涂技术制备纳米涂层主要采用两种方式[2]：①制备具有部分纳米特征的宏观涂层。即，在制备时将含量相对较少的纳米颗粒加入传统涂层中，使传统涂层成为纳米颗粒弥散强化的、具有一定纳米特征的复合涂层；②制备完全由纳米颗粒构成的宏观涂层。即让厚度在微米甚至毫米量级的宏观涂层完全由纳米颗粒构成，而赋予涂层极为优异的工程性能。收稿日期：2007-07-0

6、2·290·在现有技术条件下，可供热喷涂用的粉末粒度范围一般为45～110弘m，过细会产生烧损、团聚和飞扬等问题，给送粉和喷涂带来不便。因此，纳米粉体(1--qoorim)不能直接用于热喷涂，而须对其进行造粒处理，以形成流动性好、内聚强度高的微米级纳米结构喂料，才可适用于常规的热喷涂系统。目前，制备纳米结构热喷涂喂料有两个技术方向，即构筑式和粉碎式[3]。前者中的典型方法为液相分散喷雾合成法，后者中的典型方法为机械研磨合成法。1．1液相分散喷雾合成法液相分散喷雾合成法的工艺流程为：“将纳米粉体分散(超声波或分散剂)在液

7、相中一加入水溶性胶粘剂(PVA等)，制成浆料一热空气雾化吹干，得到造粒粉体一热处理÷筛分”。应当注意，通过造粒处理所获得的造粒粉体还不能直接用于热喷涂，要对造粒粉体进行适当的热处理，因为粉体过于疏松，强度较低，喷涂过程中颗粒易被高速气流吹散。筛分也是必要的，因为制备的微米级纳米结构喂料要求万方数据杨建桥：热喷涂纳米结构涂层研究现状与展望是圆球形的，结构致密，并且粒度分布均匀，以保证喂料在送粉系统中具有良好的流动性。李长青、邓智昌、叶雄林等人采用液相分散喷雾合成法将平均粒径约为80nm的e-AI。03和金红石相Ti02进

8、行造粒处理Ⅲ，获得了平均粒度约为35弘m可供热喷涂用的微米级纳米结构喂料。1．2机械研磨合成法机械研磨合成法的加工过程为：在球磨机内通入Ar或Nz作保护气，或在CHsOH和液Nz介质中，通过对球磨强度、球磨介质、球料比、磨球数量和直径、球磨温度等参数的控制，使粉末粒子在磨球与磨球之间、磨球与磨罐之间的高速撞击和摩擦作用下反复进行熔