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等离子喷涂法如何降低金属和碳化粉的氧化程度?

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作者 : Pei Ze Technology
更新时间 : 2022-02-14 10:55:00
  近十年来,研究人员利用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)制备纳米单层薄膜和纳米多层薄膜,并取得了纳米Ti(N, C, CN), (V, Al, Ti, Nb, Cr) N, SiC,,, TiN/CrN, TiN/A1N, WC-Co涂层可用于耐磨飞机轴部件的耐腐蚀性;等离子喷涂纳米涂层已用于密封航空发动机的气路;纳米涂层已用于涡轮叶片的隔热保护;添加石墨烯和碳纳米管复合涂层具有雷达隐身功能。当我们采用常压等离子喷涂技术在纯钛基板上制备硅化硅涂层时,与传统的制造工艺相比,常压等离子喷涂具有省时、大面积制造的优势。
  但碳化硅在高温下容易自行分解,使镀层的厚度和强度不高。因此,提出了三种方法来解决这个问题。**种是“溶胶-凝胶法”,它以“四乙氧基硅烷,TEOS”为前驱体,先在碳化硅粉末外层生长二氧化硅保护层,然后加热喷涂;第二种方法是采用溶胶-凝胶法,但加入“十二烷基硫酸钠,SD”作为表面活性剂,使二氧化硅层生长得更致密;三是添加氧化铝,调节碳化硅与氧化铝的比例。
  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,主要用来抵抗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糙度,经过尖端放电的效果来捕捉腔体内部的带电粒子,防止这些粒子影响良率。在航天产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」,近几年有相当多的国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,因为 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,更少有腐蚀现象发生。


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