热喷涂氧化铝基复合陶瓷涂层的摩擦学与耐腐蚀性能研究

摘要

[目的]热喷涂Al₂O₃陶瓷涂层虽有良好的耐磨性、耐蚀性及化学稳定性，但润滑性差、内部存在缺陷等缺点严重制约其在海洋领域的发展。[方法]以NaAlO₂作为造孔剂，通过喷雾造粒后等离子喷涂，制得多孔Al₂O₃涂层，再真空浸渍环氧树脂（EP）与全氟聚醚（PFPE），获得拥有梯度润滑相的Al₂O₃-EP复合涂层。考察了造孔剂添加量对涂层孔隙率和摩擦学性能的影响。利用中性盐雾试验与电化学测试，结合微观形貌分析，研究了封孔润滑相对涂层耐腐蚀性能的影响。[结果]Al₂O₃涂层的孔隙率随着NaAlO₂添加量的增加而升高，能让更多EP与PFPE填充进入涂层的孔隙及微裂纹中，涂层的摩擦学性能显著增强。造孔Al₂O₃-EP复合涂层的耐腐蚀性能较纯氧化铝涂层大幅增强。如10%造孔剂含量的试样C2，其孔隙率为（28.4±3.3）%,8 N载荷下的摩擦因数为0.12±0.01，较未添加造孔剂的C0试样降低20%，其腐蚀电流密度与纯氧化铝涂层相比则降低了93.5%。[结论]通过控制造孔剂的含量来改变热喷涂氧化铝涂层内部的孔隙率，用以存储EP与PFPE，兼顾了涂层的力学性能、摩擦学性能与耐腐蚀性能，有助于拓宽氧化铝陶瓷涂层在湖泊、海洋等腐蚀环境中的应用。

关键词

氧化铝 / 喷雾造粒 / 热喷涂 / 真空浸渍 / 复合涂层 / 摩擦学 / 耐蚀性