等离子热喷涂用陶瓷粉体的制备技术现状及发展
等离子喷涂的应用及发展趋势

由几个零部件磨损,导致北京地铁四号线电扶梯发生故障,而造成人员伤亡的案件,至今仍让人深感痛惜。
事件过后,人们不禁反思,几个小小零部件的磨损果真有这么大的威力吗?毋容置疑,得到的答案是肯定的。
事实上,据国外统计资料表明:摩擦消耗掉全世界1/3的一次性能源,约有80%的机器零部件都是因为磨损而失效,每年因此而造成的损失也是相当巨大。
因此,发展表面防护和强化技术,也得到世界各国的普遍关注,这也极大推动了表面工程技术的飞速发展和提高。
表面工程技术能够制备出优于本体材料性能的表面薄层,赋予零部件耐高温、耐磨损及抗疲劳等性能。
其中,等离子喷涂作为是表面工程中的一项重要技术,因其具有涂层硬度高、耐磨性能优异等优点,已在国民经济的各个领域获得广泛应用。
经过整理搜集,下面慧聪小编就为大家简单介绍下等离子喷涂技术。
一、等离子喷涂的工作原理:等离子喷涂是以等离子弧为热源的热喷涂,指利用等离子弧将金属或非金属粉末加热到熔融或半熔融状态,并随高速气流喷射到工件表面形成覆盖层,以提高工件耐蚀、耐磨、耐热等性能的表面工程技术。
其中等离子弧是一种高能密速热源,当喷枪的钨电极(阴极)和喷嘴(阳极)分别接电源负极和正极(工件不带电)时,通过高频振荡器激发引燃电弧,使供给喷枪的工作气体在电弧的作用下电离成等离子体。
由于热收缩效应、自磁收缩效应和机械收缩效应的联合作用,电弧被压缩,形成非转移型等离子弧。
等离子喷涂工作原理点击此处查看全部新闻图片二、等离子喷涂的特点:1、由于热收缩效应、自磁收缩效应和机械收缩效应的联合作用,所形成的非转移型等离子弧可以获得高达10000摄氏度以上的高温,且热量集中,因此可以熔化各种高熔点、高硬度的粉末材料。
2、等离子焰流速度高达1000m/s,喷出的粉粒速度可达180-600m/s,因此可以获得组织致密、气孔率低、与基材结合强度高(65-70MPa)、涂层厚度易于控制的喷涂层。
3、等离子喷涂过程中零件不带电,且受热温度低(表面温度一般不超过250℃),因此喷涂过程中零件基本无变形,母材的组织性能亦无变化,且不改变其热处理性质。
等离子热喷涂用陶瓷粉体的制备技术现状及发展

纳米陶瓷粉体的制备及等离子喷涂技术现状及发展喻瑾( 齐齐哈尔大学材料科学与工程学院,无机091 班,学号2009015051) 摘要:从等离子喷涂设备、等离子喷涂过程中的测量技术及等离子喷涂技术的应用等几个方面综合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况,指出了等离子喷涂技术的发展方向。
关键词:等离子喷涂技术;纳米陶瓷粉体的制备;应用;发展等离子喷涂属于热喷涂技术,它是将粉末材料送入等离子体 (射频放电) 中或等离子射流(直流电弧)中,使颗粒在其粉末中加速、熔化或部分熔化后,在冲击力的作用下,在基底上铺展并凝固形成层片,进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。
它具有生产效率高,制备的涂层质量好,喷涂的材料范围广,成本低等优点。
因此,近几十年来,其技术进步和生产应用发展很快,己成为热喷涂技术的最重要组成部分。
1. 等离子体和粉末之间的相互作用等离子喷涂涂层的特征直接取决于到达基底的粉末颗粒的参数。
因此,几年来,发展了许多不同的技术来测量颗粒尺寸、速度和温度分布。
一般,粉末颗粒温度的确定基于测量粉末颗粒发射的双波长或多波长或色带的热辐射而获得。
粉末颗粒速度用激光多谱勒测速仪 (laser Doppler veloc imetry )或过境计时技术 ( transit timing technique )测得。
在后一技术中,速度根据颗粒穿过两个光栏或聚焦的激光斑点之间的时间推得。
粉末颗粒尺寸根据经绝对强度校核后的颗粒的热辐射强度推导得出,或根据穿过一聚焦激光束的一个颗粒散射并在与原始激光束不同的角度收集的两个或多个光信号之间的相位移推得。
这些方法大部分是单颗粒法(single particle method),颗粒参数的分布和标准偏差是通过对大量单个颗粒的观察得到的。
但是,有些方法可以认为是"颗粒群技术( ensemble techniques)”,因为这些技术同时测量大量颗粒的性能,并直接得到这些参数的平均值。
热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂技术应用及研究进展与挑战李长久【摘要】热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法.由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术.制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘.热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础.如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战.冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础.新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展.本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2018(010)004【总页数】22页(P1-22)【关键词】热喷涂;涂层应用;耐磨损;耐腐蚀;涂层设计;涂层组织;保护涂层;功能涂层【作者】李长久【作者单位】西安交通大学,陕西省西安市 710049【正文语种】中文【中图分类】TG174.40 引言80%以上机械零部件的失效通常由表面磨损与腐蚀而引起,每年由此造成的损失可达国民生产总值的10%以上,因此,通过各类表面工程技术将具有优越耐腐蚀或耐磨损性能的材料覆于满足承载能力要求的普通结构件表面,构筑复合结构材料已经成为提高机械零部件服役效能、零部件附加价值与产品核心竞争力的重要方法。
等离子喷涂陶瓷

等离子喷涂陶瓷等离子喷涂陶瓷是一种高新技术的表面处理方法,通过等离子喷涂技术将陶瓷材料喷涂在基材表面,形成一层坚硬、耐磨的陶瓷涂层。
这种涂层具有较高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能,可广泛应用于航空航天、汽车制造、化工等领域。
等离子喷涂陶瓷的制备过程主要包括材料准备、喷涂设备和工艺参数的选择以及后续处理等步骤。
首先,需要选择合适的陶瓷材料作为喷涂粉末。
目前常用的陶瓷材料有氧化铝、氮化硅、氧化锆等。
这些材料具有高熔点、高硬度和良好的耐腐蚀性能,适合用于制备耐磨涂层。
在喷涂设备方面,等离子喷涂机是关键设备。
等离子喷涂机采用等离子火花放电的原理,通过高温等离子体的作用将陶瓷粉末喷涂到基材表面。
这种技术具有喷涂速度快、陶瓷涂层密实均匀的优点,可以实现对复杂形状表面的喷涂。
在工艺参数选择方面,喷涂速度、喷涂距离、喷涂角度等参数的选择对于陶瓷涂层的质量具有重要影响。
合理选择这些参数可以保证陶瓷涂层的致密性和附着力,提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性。
除了制备过程,等离子喷涂陶瓷后续的处理也非常重要。
通常会采用烧结和热处理等手段,进一步提高陶瓷涂层的性能和稳定性。
烧结是指将喷涂的陶瓷粉末在高温下熔结成致密的陶瓷涂层,提高涂层的硬度和耐磨性。
热处理则是指对陶瓷涂层进行退火、回火等热处理过程,消除残余应力,提高涂层的稳定性和耐腐蚀性。
等离子喷涂陶瓷涂层具有广泛的应用前景。
在航空航天领域,等离子喷涂陶瓷涂层可以用于制备航空发动机涡轮叶片、涡轮喷气嘴等高温部件,提高其耐磨性和耐高温性能。
在汽车制造领域,等离子喷涂陶瓷涂层可以用于制备发动机缸体、气门、活塞等零部件,提高其耐磨性和耐腐蚀性。
在化工领域,等离子喷涂陶瓷涂层可以用于制备化工设备的内衬,提高设备的耐腐蚀性和使用寿命。
等离子喷涂陶瓷涂层是一种具有广阔应用前景的表面处理技术。
通过合理选择材料、优化喷涂设备和工艺参数,以及后续的烧结和热处理等处理措施,可以制备出性能卓越的陶瓷涂层。
2023年等离子喷涂系统行业市场环境分析

2023年等离子喷涂系统行业市场环境分析
一、行业概述
等离子喷涂技术是一种利用超高温离子火花发生器产生等离子体,并利用等离子体喷涂在工件表面的技术。
等离子喷涂技术在航空航天、军工、电力、石油、化工等领域有广泛的应用。
目前,国内等离子喷涂系统生产商众多,主要有中科院物理所、格力电器、三维集团、三旺科技、洲明科技、珂兆能源、佰泰科技等企业。
二、市场需求分析
随着国家科技实力和经济的发展,各行各业对机械加工行业和喷涂技术的要求越来越高。
在航空、航天、军工和能源领域等行业中,等离子喷涂技术是不可或缺的,因此市场需求十分巨大。
据了解,目前我国在水电站、火电站、油田设备、矿山设备、石化装备等方面的应用非常广泛,随着技术的不断创新和进步,市场的需求将会更加强烈。
三、竞争分析
目前,国内等离子喷涂系统的生产商数量较多,市场竞争激烈,主要产品包括等离子喷涂系统设备、等离子涂层材料、等离子化工设备器材等。
其中,中科院物理所是国内等离子喷涂领域内的厂商,其覆盖国内各个省市,并拥有完善的销售网络。
而格力电器以其质量和价格优势,覆盖面积广、适用于各个领域;三维集团则以立足于东北、辐射全国等特点赢得了广泛的市场认可。
四、市场趋势
随着科技的进步和工业的转型,等离子喷涂技术的应用在各个领域内将获得越来越广泛的应用和重视。
特别是在大型轮机制造、航空航天、军工和电力等领域,等离子喷涂技术将会得到广泛的应用。
随着市场需求的巨大,等离子喷涂系统的生产商将不断涌现,市场竞争将会越来越激烈,同时,更高质量、性能更稳定的等离子喷涂设备将会成为市场的主流和热销产品。
等离子喷涂涂层技术的工业应用前景

等离子喷涂涂层技术的工业应用前景等离子喷涂涂层技术作为材料表面处理的一种先进方法,近年来在众多工业领域展现了其独特的价值与广泛的应用潜力。
这项技术利用高速等离子射流将涂层材料熔化并加速沉积到基体表面,形成高性能的涂层层,从而显著改善基材的耐磨性、耐腐蚀性、热障性能及电气性能等。
以下六个方面深入探讨了等离子喷涂涂层技术在工业应用中的前景。
一、制造业的高端装备强化在精密机械、航空航天及汽车制造等领域,零部件的耐磨损和耐高温性能是决定产品寿命的关键因素。
等离子喷涂技术可为发动机叶片、涡轮机部件、模具等提供高性能的陶瓷或金属陶瓷涂层,有效延长使用寿命,减少维护成本,提升整体系统效能。
随着制造业向高精尖方向发展,对等离子喷涂技术的需求将持续增长。
二、能源行业的防腐与热障解决方案能源设施,尤其是石油、天然气管道及发电站设备,长期暴露在极端环境中,易受腐蚀与高温影响。
等离子喷涂能生成致密、均匀的防护涂层,如氧化物陶瓷涂层,显著提高设备的抗腐蚀和耐热能力,减少因腐蚀导致的事故风险,保证能源供应的安全稳定。
三、医疗器械的生物相容性提升医疗行业中,植入物和手术器械的生物相容性及耐用性至关重要。
等离子喷涂技术可应用于钛合金、钴铬合金等基材,制备出具有优异生物活性的羟基磷灰石涂层,促进骨骼与植入物的整合,减少排异反应,同时提高器械的耐磨耐蚀性能,为患者提供更为安全有效的治疗方案。
四、电子元器件的绝缘与导电层优化在微电子和半导体制造中,等离子喷涂技术用于制备精细的绝缘层或导电层,如在印刷电路板上沉积防焊层、在传感器上形成敏感膜层等。
这不仅提高了电子产品的可靠性和集成度,还促进了新技术如柔性电子、可穿戴设备的发展,为信息技术进步注入强大动力。
五、环境保护与修复技术的进步等离子喷涂技术在环境保护领域的应用日益凸显,如水处理设备中的防腐涂层、废气处理设施的耐高温耐腐蚀涂层等。
此外,针对老旧基础设施的修复,如桥梁、输油管道外表面的等离子喷涂修复技术,可以有效延长使用寿命,减少重建成本,符合循环经济和可持续发展的理念。
等离子喷涂技术现状及应用

等 离子 喷涂技 术具 有如下 特点 :
( )可 以获得 各项 性 能 的涂 层 。 由于等 离 子 喷涂 1
火 焰温 度极 高 、 速度 极快 , 乎 可 以熔 化 并 喷涂 任何 材 几 料, 形成 的涂 层具有 结合 强 度 较高 、 隙 率低 且 喷涂 效 孔 率 高 、 用 范 围广 等 优 点 , 在 航 空 、 金 、 械 、 车 使 故 冶 机 机 车辆等 方面 得 到 广 泛 的应 用 , 在热 喷 涂 技 术 中等 离 子 喷涂 占据着 最重要 的地 位 。 ( )涂 层平 整光 滑 , 2 可精 确控 制厚 度 。
2 1 第 1期 0 2年 1 9
科技关注
用 于制 备金 属 陶瓷 、 属 和 陶瓷 涂 层 。该 喷 涂 粒 子 速 金 度 一般 在音 速 以下 , 离 子 喷涂 的涂 层 质 量 不 仅 取 决 等 于喷涂设 备 和 喷 涂材 料 的质 量 , 重 要 的是 取 决 于 所 更
机 械 制 造文 摘—— 焊接 分册
种具 有特殊 性 能的涂 层 。
可在 塑料 、 油漆 、 玻璃 、 布等 非金属 材料上 喷涂 。 石棉
1 3 等离 子喷涂 的分 类 .
等离 子喷涂 的主要类 型如 图 2所示 。
f 保护气体等离子喷涂
f 气等离子喷 大 涂 { 超音速等离子喷涂 气体稳定等离子喷涂 { I 低压或真空等离子喷涂
在 1 ~1 % , % 0 结合强 度可 达 6 7 a 0~ 0MP 。 ( )涂层氧化 物和杂质含量少 , 电镀 、 4 与 电刷 、 渗碳 、
渗氮相 比 , 等离子 喷涂层更厚 、 、 防腐 效果 。 更硬 更具
( )喷涂 过 程 对基 体 的热 影 响小 , 5 基体 组 织 不 会 发生 变化 。工 件 受热 温 度 可 控 制 低 于 2 0℃ , 5 因此 也
等离子喷涂材料市场分析报告

等离子喷涂材料市场分析报告1.引言1.1 概述等离子喷涂作为一种先进的表面涂层技术,已经在各个领域得到了广泛的应用。
它通过高速等离子束将材料喷涂到工件表面,提高了工件的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性能。
本报告旨在对等离子喷涂材料市场进行深入分析,以期能够为相关行业的从业者提供一定的参考和借鉴。
通过对技术简介、材料种类以及市场现状的概要介绍,我们将进一步展望该市场的发展趋势和竞争格局,为读者呈现一个全面的市场分析报告。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括对整篇文章的结构进行简要介绍,包括正文的主要内容和结论部分的重点概括。
具体内容可以包括每个部分的主题和重点,以及它们之间的逻辑关系和联系。
可以简要介绍每个部分的目的和意义,以引导读者对整篇文章的内容有一个整体的认识。
1.3 目的目的部分的内容应该包括撰写这篇长文的目的和意义。
可以包括对等离子喷涂材料市场的重要性和发展趋势的分析,以及对读者的研究和了解等方面的说明。
例如:目的本报告旨在对等离子喷涂材料市场进行全面分析,包括市场现状、发展趋势和竞争格局等方面的深入研究。
通过本文的撰写,旨在帮助读者深入了解等离子喷涂技术及材料的种类和应用领域,同时为行业内企业和投资者提供市场趋势、发展前景和竞争格局的参考依据。
通过本报告的撰写,期望能够为等离子喷涂材料市场的发展和行业人士的决策提供有益的信息支持。
1.4 总结总结部分应该总结全文的主要观点和结论,对等离子喷涂材料市场进行一个简要的概括和总结。
在总结部分中,可以强调等离子喷涂技术的重要性和应用前景,对不同种类等离子喷涂材料的市场现状进行总结,并对市场发展趋势和竞争格局进行分析,最终展望市场前景。
同时,也可以提及该报告的研究和分析对等离子喷涂材料市场的参与者和决策者具有重要的参考意义。
2.正文2.1 等离子喷涂技术简介等离子喷涂是一种先进的表面涂层技术,利用等离子束将涂料喷涂在工件表面,形成均匀、致密、耐磨的涂层。
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纳米陶瓷粉体的制备及等离子喷涂技术现状及发展喻瑾(齐齐哈尔大学材料科学与工程学院,无机091班,学号2009015051)摘要:从等离子喷涂设备、等离子喷涂过程中的测量技术及等离子喷涂技术的应用等几个方面综合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况,指出了等离子喷涂技术的发展方向。
关键词:等离子喷涂技术;纳米陶瓷粉体的制备;应用;发展等离子喷涂属于热喷涂技术,它是将粉末材料送入等离子体(射频放电)中或等离子射流(直流电弧)中,使颗粒在其粉末中加速、熔化或部分熔化后,在冲击力的作用下,在基底上铺展并凝固形成层片,进而通过层片叠层形成涂层的一类加工工艺。
它具有生产效率高,制备的涂层质量好,喷涂的材料范围广,成本低等优点。
因此,近几十年来,其技术进步和生产应用发展很快,己成为热喷涂技术的最重要组成部分。
1.等离子体和粉末之间的相互作用等离子喷涂涂层的特征直接取决于到达基底的粉末颗粒的参数。
因此,几年来,发展了许多不同的技术来测量颗粒尺寸、速度和温度分布。
一般,粉末颗粒温度的确定基于测量粉末颗粒发射的双波长或多波长或色带的热辐射而获得。
粉末颗粒速度用激光多谱勒测速仪(laser Doppler veloc imetry)或过境计时技术(transit timing technique)测得。
在后一技术中,速度根据颗粒穿过两个光栏或聚焦的激光斑点之间的时间推得。
粉末颗粒尺寸根据经绝对强度校核后的颗粒的热辐射强度推导得出,或根据穿过一聚焦激光束的一个颗粒散射并在与原始激光束不同的角度收集的两个或多个光信号之间的相位移推得。
这些方法大部分是单颗粒法(single particle method),颗粒参数的分布和标准偏差是通过对大量单个颗粒的观察得到的。
但是,有些方法可以认为是“颗粒群技术(ensemble techniques)”,因为这些技术同时测量大量颗粒的性能,并直接得到这些参数的平均值。
到目前为止,这些颗粒群技术还只能提供粉末颗粒温度的信息,但最近已开发了一种可以测粉末颗粒速度的颗粒群技术。
成像技术也可以用来探测粉末颗粒喷涂射流心迹线的形状和位置,以及炽热颗粒的密度,或者根据光信号的强度确定粉末颗粒温度和尺寸,使用双曝光技术确定速度。
该测量设备中激光的引入能够测定“冷”颗粒的数量以及尺寸和速度。
一些商业化的技术现在可以用于生产环境,进行喷涂工艺的在线控制。
这些技术通常以颗粒的热辐射测量为基础,并不使用其他附加光源,可以测量颗粒的速度、温度及尺寸分布。
2等离子喷涂技术的应用等离子喷涂技术在耐磨涂层、耐蚀涂层等传统领域的应用已经较为广泛,从上世纪50 年代至今,其应用领域由航空、航天扩展到了钢铁工业、汽车制造、石油化工、纺织机械、船舶等领域。
近年来等离子喷涂技术在高新技术领域如纳米涂层材料、梯度功能材料、超导涂层、生物功能涂层等方面的应用研究渐渐受到人们的重视。
纳米涂层材料:Zhu等采用真空等离子喷涂制备了纳米WC/Co 涂层。
发现涂层硬度、韧性和耐磨性较常规涂层都有较大的改善,在40~60 N 载荷下,纳米WC/ Co涂层磨损率仅为常规涂层的1/ 6。
Connecticut 大学等对等离子喷涂纳米结构Al2O3-TiO2系涂层进行了系统的研究,包括纳米粉末喷雾干燥团聚重构、等离子喷涂工艺参数优化、工艺诊断、模拟以及涂层结构与性能的分析,表明涂层具有双态显微结构,表现出独特的优异性能。
与对应的常规涂层相比,结合强度增强100 %,磨粒磨损抗力提高300 %,压痕开裂抗力、弯曲和杯突试验表现的剥落抗力要高得多。
中国上海硅酸盐研究所祝迎春等人研究了等离子喷涂过程中纳米TiO2的结构变化和粒子注入特性。
研究发现,TiO2纳米颗粒由无定型转化为锐钛矿结构和金红石结构。
涂层表现出良好的Li + 注入电流和电化学稳定性。
陈煌等利用大气等离子喷涂技术在不锈钢基体上制备了氧化锆纳米涂层。
获得的涂层结构致密,孔隙率约为7%,涂层和基体间的结合强度为45 MPa,明显优于传统氧化锆涂层与基体的结合强度。
3.纳米陶瓷粉体纳米陶瓷:指显微结构中的物相(包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔与尺寸缺陷等)都在纳米量级的水平上的陶瓷材料。
现有陶瓷材料的晶粒尺寸一般是在微米级的水平。
当其晶粒尺寸变小到纳米级的范围时,晶粒的表面积和晶界的体积会以相应的倍数增加,晶粒的表面能亦随之剧增。
由于颗粒的线度减少而引起表面效应和体积效应,使得材料的物理、化学性质发生一系列变化,而且甚至出现许多特殊的物理与化学性质。
纳米材料的制备:1.纳米粉体的合成;2.素坯的成型;3.产品的烧结粉体合成按合成条件分类:1、气相法:气相法是直接利用气体,或者通过各种手段将物质转变为气体,使之在气体状态下发生物理变化或者化学反应,最后在冷却过程中凝聚长大形成纳米粒子的方法。
优点:制得的纳米陶瓷粉体的纯度较高,团聚较少,烧结性能较好缺点:产量低,设备昂贵2、液相法:液相法则是选择一种或多种合适的可溶性金属盐类,按所制备的材料组成计量配制成溶液,使各元素呈郭或分子态,再选择一种合适的沉淀剂或用蒸发、升华、水解等操作,使金属离子均匀沉淀或者加热分解而得到纳米陶瓷粉体优点:设备较简单,粉体较纯,团聚少,易工业化生产3、固相法:指纳米粉体是由固相原料制得,按其加工的工艺特点可分为机械粉碎法和固相反应法两类。
优点:所用设备较简单,方便操作缺点:纯度较低,料度分布较广素坯成型:是将粉末转变成具有一定形状、体积和强度的坯体的过程,素坯的相对密度和显微结构的均匀性对陶瓷在烧结过程中的致密化有极大的影响。
素坯的成型方法:传统方法:干压成型、离心注浆法、挤压法、注射法新型方法:凝胶注膜法、直接凝固注模成型烧结:陶瓷材料致密化、晶体长大、晶界形成的过程纳米陶瓷烧结过程的关键:如何在控制晶粒长大很少的前提下实现致密化烧结方法:(传统)无压烧结、热压烧结仍广泛使用。
(新)微波烧结、等离子体烧结、高压烧结、爆炸烧结纳米陶瓷的性能:1、高强度:纳米陶瓷材料在压制、烧结后,其强度比普通陶瓷材料高出4-5倍,如在100度下,纳米二氧化钛陶瓷的显微硬度为13000KN/mm,而普通二氧化钛陶瓷的显微硬度低于2000KN/mm。
日本的新原皓一制备了纳米陶瓷复合材料,并测定了其相关的力学性能,研究表明纳米陶瓷复合材料在韧性和强度上都比原来基体单相材料均有较大程度的改善,对氧化铝/碳化硅系统来说,纳米复合材料的强陶度比单相氧化铝的强度提高了3-4倍。
2、韧性:传统的陶瓷由于其粒径较大,在外表现出很强的脆性,但是纳米陶瓷由于其晶粒尺寸小至纳米级,在受力时可产生变形而表现出很高的韧性,压缩至原长度的1/4仍不破碎。
1988年Lzaki等人首先用纳米碳化硅补强氮化硅陶瓷使氮化硅陶瓷力学性能显著改善。
3、超塑性:超塑性是指在拉伸试验中,在一定的应变速率下,材料产生较大的拉伸形变。
如Nieh等人在四氧化锆中加入Y2O3的陶瓷材料中观察到超塑性达800%。
上海硅酸盐研究所研究发现,纳米3Y-TZP陶瓷(100nm)在经室温循环拉伸试验后,其样品的端口区域发生了局部超塑性形变,形变量高达380%,并从端口侧面观察到了大量通常出现在金属端口的滑移线,这些都确认了纳米陶瓷材料存在着拉伸超塑性。
4、烧结特性:纳米陶瓷材料的烧结温度比传统陶瓷材料约低600摄氏度,烧结过程也大大缩短。
12nm的TiO2粉体,不加任何烧结助剂,可以在低于常规烧结温度400-600摄氏度下进行烧结,同时陶瓷的致密化速率也迅速提高。
通过对加3%T2O3的ZrO2纳米陶瓷粉体的致密化和晶粒生长这2个高温动力学过程研究表明,由于晶粒尺寸小,分布窄,晶界与气孔的分离区减小,烧结温度的降低使得烧结过程中不易出现晶粒的异常生长。
控制烧结的条件,可获得晶粒分布均匀的纳米陶瓷块体。
4.粉体制备的现状目前,高质量纳米粉体制备已取得了重大进展,有些方法已在工业中应用。
如在美国INCO公司采用机械研磨方法,使用直径为2m、长3m的球磨机,每次可处理1000kg的0D-nm 粉体,用此法已成功的加工了Ni、Inconel718、316不锈钢等纳米喷涂粉体。
也可将0D-nm 的纳米粒子加水溶性粘合剂,用液相分散喷雾干燥法直接重组纳米喷涂粉,在此过程中需加入抑制热喷涂过程中0D-nm长大、粗化的抑制剂、合金促进剂、涂层/基体润滑剂等。
5. 结束语热喷涂粉体是制约热喷涂技术应用和发展的关键。
从目前的研究结果来看,因为纳米材料与其相应的微米级材料材料相比具有许多优异的性能,并且用热喷涂技术制备的纳米结构涂层的性能非常优异。
因此,研制高质量、高性能的或具有特殊结构性能的纳米粉体或纳米复合粉体是纳米热喷涂研究的一个非常重要的方向,也是热喷涂技术发展的动力。
[ 参考文献][1] 郭铁波、周细应等. 纳米热喷涂技术的研究现状与展望. 表面技术,2003,32(4):1~11.摘要:介绍了纳米热喷涂结构涂层的组装、涂层结构与性能方面的研究现状,并展望了纳米热喷涂技术的发展前景。
[2] 陈丽梅,李强. 等离子喷涂技术现状及发展. 全国热喷涂协作组简报,2007,7.摘要:从等离子喷涂设备、等离子喷涂过程中的测量技术及等离子喷涂技术的应用等几个方面综合分析了近年来等离子喷涂技术的研究现状和发展概况,指出了等离子喷涂技术的发展方向。
[3] 徐滨士、梁秀兵、马士宁、董士运纳米表面工程的新进展. 装甲兵工程学院,第二届海峡两岸制造技术研讨会论文集,大连理工大学2001,9.摘要:今年来,纳米科技的发展与应用引起了世界各国的高度重视,同时,纳米技术也促进了表面工程的飞跃发展,纳米表面工程成为表面工程领域新的重要的发展方向,纳米表面工程技术在工业领域呈现出强大的生命力。
[4] 陈辉. 纳米热喷涂技术的研究. 黑龙江科技学院嵩山校区,摘要:分析了纳米材料的特性,研究了在热喷涂中使用纳米材料存在的问题,提出了解决途径[5] 何臣. 热喷涂用纳米结构氧化锆粉的制备. [学位论文]硕士,中国地质大学(武汉),2006 摘要:本文以制备出热喷涂用纳米氧化锆粉为目标,以氯氧化锆为原料,采用中和沉淀法和喷雾干燥法相结合的方法来制备。
通过加入合适的酸化剂、分散剂和粘结剂,得到了分散均匀、流动性良好的氢氧化锆胶体;考察了加入的各种试剂对氧化锆粉体比表面积的影响;然后将氢氧化锆胶体进行喷雾造粒,得到粒度和形貌符合要求的氢氧化锆粉体;在对粉体进行热处理时,考察了煅烧机制对煅烧后的氧化锆粉体比表面积和颗粒形貌的影响,并且研究了如何对氧化锆粉体的晶型进行控制。
[6] 刘胜林、郑学萍等.热喷涂纳米涂层基体结合强度的研究. 工艺技术,硬质合金,第26卷第四期,2009,12.摘要:分别以微米与纳米NiC/WC粉末为原料,采用活性燃烧超音速火焰喷涂技术制备了金属陶瓷涂层。