等离子喷涂法中,如何降低金属和碳化粉末的氧化程度?



2024-01-17 14:50:40 | 来源:上海新业美科新材料科技有限公司 | 阅读:491
等离子喷涂法中,如何降低金属和碳化粉末的氧化程度?


等离子喷涂法中,如何降低金属和碳化粉末的氧化程度?



近十年来研究职员利用 PVD(包括磁控溅射、离子束溅射、射频放电离子镀、等离子镀、EB-PVD 等)在制备纳米单层膜及纳米多层膜方面获致良多成果,如纳米 Ti(N、C、CN)、(V、Al、Ti、Nb、Cr)N、SiC、
TiN/CrN、TiN/A1N、WC-Co 镀膜可用于飞机轴类零件耐磨防蚀;等离子喷涂纳米镀膜已用于航空引擎气路密封;纳米镀膜已用于涡轮叶片隔热防护;添加石墨烯、碳纳米管复合镀膜具有雷达隐身功能。


当我们使用大气等离子喷涂的技术来制备硅化硅涂层于纯钛基板时,相较于传统制程,大气等离子喷涂法具有省时以及大面积制造的上风。 然而,碳化硅易在高温下自行分解,以至于涂层厚度以及涂层强度均不高。 因此,有人提出了三种方法来解决本题目。 第一种是「溶胶凝胶法,sol-gel method」,利用「四乙氧基硅烷,tetraethoxysilane,TEOS」作为先驱物,在碳化硅粉末外层先长上二氧化硅保护层,再进行热喷涂;第二种也是利用溶胶凝胶法,但另添加「 十二烷基硫酸钠,sodium dodecyl sulfate,SD」做界面活性剂,使得二氧化硅层长得更致密;第三种是添加氧化铝,并调控碳化硅对氧化铝的比例。


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然而,热喷涂有两种工艺制程,分别为「等离子喷涂」与「电弧喷涂」,其应用也不太相同,以等离子喷涂而言,所喷涂的材料为氧化铝和氧化钇涂层,主要用来抵挡等离子的轰击造成腔体的损坏。 另外一种电弧式喷涂的工艺则是喷涂纯铝线,使腔体内部表面具有高粗拙度,经由尖端放电的效果来捕获腔体内部的带电粒子,防止这些粒子影响良率。在航天工业中常见的涂层有抗高温的热障涂层、可磨耗涂层、耐高温金属涂层(T400、T800)、耐磨耗涂层等。其中,热障涂层主要由两个涂层组合而成,分别为「键结层,bond coating」和「顶层,top coating」,而这两种涂层所使用的热喷涂工艺也不相同。 以键结层而言,目前常见的工艺有「低压等离子喷涂,low pressure plasma spraying, LPPS」、「高压高速火焰,high velocity oxygen fuel, HVOF、HVAF」。 在键结层中所使用的材料为 MCrAlY(M= Ni、Co、NiCo、CoNi),与顶层材料有良好的亲和性。 在顶层的工艺中目前主流为使用「大气等离子喷涂,atmosphere plasma spraying, APS」,近几年有相称多的海内外科研单位与制造商,使用大气等离子浆料等离子浆喷涂来进行顶层的制作。 顶层所使用的材料为氧化钇安定氧化锆(8YSZ),该材料的特色为低热传导系数且相较于其他的绝热材料价格相对便宜,这些涂层应用在各级的动叶、静叶、动叶环、燃烧桶、密封环、飞机起落架等各式应用。


所以,我们比较建议以 PEO 法取代等离子喷涂法,由于 PEO 膜层是借由对象本身的原子键结所形成的,所以附着力特别强,比一般外部涂装方法(如:等离子喷涂)强太多了。 另外,PEO 处理后的铝件比一般硬化、热处理、镀铬、阳极、陶瓷喷着或氮化处理更经久耐用,更少有侵蚀现象发生。



等离子电解氧化,plasma electrolytic oxidation,PEO」是被应用到任何的铝、镁或钛的合金,以及其他金属的电化学表面转化处理。金属部件置于液体电解质中,以强盛的电压使其表面产生高压电弧火花改变表层结构形成氧化物系陶瓷,进而晋升产品各项特性。类似此技术包括「阳极火花沈积化,anodic spark deposition, ASD」和「微弧氧化,micro-arc oxidation, MAO」,可追溯到 1950 年,最闻名的应用是苏联使用此技术于潜艇上,目前,PEO 技术已成功地导入出产,而 PEO 是将处理件的材质转化成氧化层,主要是在零组件的主体内部成长而成的,PEO 一般包括有:外表层、基础层及转化层。



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