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    Al2O3添加量对热喷涂氧化铝陶瓷涂层性能影响

    2020-11-13 14:11:18点击:

    北京耐默公司作为专业生产陶瓷涂层厂家,在此介绍喷涂陶瓷涂层_热喷涂氧化铝陶瓷_氧化铬涂层_氧化锆陶瓷涂层相关知识,希望对大家会有帮助。

    Al2O3添加量对热喷涂氧化铝陶瓷涂层性能影响


    目的 研究Al2O3添加量对Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法 采用热喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al2O3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al2O3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al2O3含量对涂层各性能的影响。结果 随着Al2O3含量的增加,Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al2O3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al2O3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al2O3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al2O3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al2O3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,热喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。

    Al2O3添加量对热喷涂氧化铝陶瓷涂层性能影响


    石油及其相关产物在工业发展中占有重要地位,石油也因此被称为“工业的血液”。石油的输运依赖于公路、铁路、航空及石油管道等运输方式,其中油气输运管道因建设周期短,运输成本低,安全系数高,连续高效、无污染,可穿过各种区域,占地量小,转运环节少等原因,已成为目前应用最为广泛的石油及相关工业产物的输运方式之一。优异的管道质量是保证油气输运安全可靠的前提。目前常用的输运管道多为金属管材,为提高管道的耐腐蚀性及抗磨损性能,常采用有机涂层防护、电化学;ぜ际、添加缓蚀剂与合理的防腐抗磨等工艺设计,其中有机涂层(如二/三层聚乙烯PE、二/三层聚丙烯PP、环氧粉末、聚氨酯)+缓蚀剂(如咪唑啉)是最经济、直接、普遍的管道防腐方法。但有机涂层易变质老化,电化学;ば杞⒔隙嗟缌骰,缓蚀剂难以除净;谝陨衔侍,进一步探索改善或改变油气管道的防护工艺与措施,提供简单环保、成本低廉、效果可靠、便于维护的防护途径,是一项具有重要理论和现实意义的研究工作。
    热喷涂技术是一种将熔化或半熔融状态的喷涂材料,通过高速气流使其雾化喷射至零件表面的表面改性方法。通过热喷涂技术能够制备出优于基体性能的表面功能涂层,可赋予材料表面耐腐蚀、耐磨损、抗高温氧化、抗疲劳等优异性能。热喷涂技术作为热喷涂技术的一种,因具有焰流温度高、基体热影响小、涂层平整、厚度可控、孔隙率低、杂质含量少、喷涂参数可优化、喷涂材料种类广等优点,成为制备高熔点涂层材料最常用的工艺。将高性能陶瓷作为喷涂材料,采用热喷涂技术将金属材料的韧性与陶瓷材料的抗腐蚀性、耐磨性、高硬度、强绝热、低线膨胀系数、无污染性等优点相结合,可满足设备及其部件在苛刻条件下的使用。近年来,该技术逐渐应用于石油工程领域,在机械装备与设备器件的修复、强化、防护方面取得了良好的效果。
    目前主要采用以高含量Cr2O3为主要成分的单一、两组元或三组元陶瓷涂层进行管道表面改性,如Cr2O3/TiO2、Al2O3/Cr2O3与Cr2O3/TiO2/SiO2等复合陶瓷涂层材料等。Cr2O3与TiO2、Al2O3、SiO2等陶瓷涂层材料复合化的设计,有效提升了单一组元陶瓷涂层材料的致密度、力学性能及其应用稳定性。但是Cr2O3陶瓷材料存在价格相对昂贵的问题,且会对生态环境造成污染。当前,如何降低涂层成本和铬含量成为了亟需解决的问题。此外,研究表明,在Al2O3陶瓷涂层材料中添加SiO2能够使材料晶粒更加均匀化,并在晶粒间形成连续玻璃质,抑制裂纹形成,阻碍裂纹扩展等。结合文献的研究结果可知,Cr2O3、TiO2、SiO2与Al2O3四种材料的两两组合或三三组合,可以制备出具有更加优异性能的复合陶瓷涂层。因此,本论文尝试制备Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四组元复合陶瓷涂层材料,以进一步降低涂层中的Cr2O3含量及其成本;诖,同时考虑到Al2O3材料的优异性能及其低成本性,本论文在保持TiO2和SiO2含量一定的情况下,研究了不同Al2O3含量的Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四组元复合陶瓷涂层材料的微观结构、力学性能与电化学腐蚀性能及其影响机制,探索了部分Al2O3取代Cr2O3的可能性,为油气管道防护涂层的多样化研究奠定了一定的实验基础。

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