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Al2O3添加量對熱噴涂氧化鋁陶瓷涂層性能影響

2020-11-13 14:11:18點擊:

北京耐默公司作為專業研制陶瓷涂層廠家,在此介紹噴涂陶瓷涂層_熱噴涂氧化鋁陶瓷_氧化鉻涂層_氧化鋯陶瓷涂層相關知識,希望對大家會有幫助。

Al2O3添加量對熱噴涂氧化鋁陶瓷涂層性能影響


目的 研究Al2O3添加量對Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元復合陶瓷涂層性能的影響。方法 采用熱噴涂技術在油氣管道X80管線鋼基體表面制備出具有不同Al2O3含量的四元復合陶瓷涂層。另外,為探究基體溫度對涂層性能的影響,所有涂層均在等離子噴槍預熱及室溫的兩種基體上制備。所制涂層的氣孔率、硬度、結合力及電化學腐蝕性能分別采用煮沸稱重法、維氏硬度計、劃痕儀、電化學工作站進行檢測,并用X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)分析不同Al2O3含量涂層的物相組成和形貌特征,研究Al2O3含量對涂層各性能的影響。結果 隨著Al2O3含量的增加,Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四元復合陶瓷涂層的氣孔率呈現先降低后增加的趨勢,相對應的四元復合陶瓷涂層的結合力、維氏硬度則先增加后降低。當Al2O3質量分數為60%時,四元復合陶瓷涂層的性能最優,氣孔率為3.6%,硬度為824.6HV,結合力為53.8N。電化學腐蝕測試表明,Al2O3能增強涂層的耐腐蝕性能,Al2O3質量分數為60%時,涂層自腐蝕電位最高,為-0.28 V。另外,在基體預熱和不預熱條件下,所制涂層性能隨Al2O3含量的變化一致,但是基體預熱比不預熱更有利于涂層性能的提高。結論 Al2O3的添加不僅能夠有效降低涂層Cr含量,還能顯著提升四元復合陶瓷涂層的各項性能,特別是耐腐蝕性。此外,熱噴涂前對基體進行預熱,有利于涂層性能提高。

Al2O3添加量對熱噴涂氧化鋁陶瓷涂層性能影響


石油及其相關產物在工業發展中占有重要地位,石油也因此被稱為“工業的血液”。石油的輸運依賴于公路、鐵路、航空及石油管道等運輸方式,其中油氣輸運管道因建設周期短,運輸成本低,安全系數高,連續高效、無污染,可穿過各種區域,占地量小,轉運環節少等原因,已成為目前應用最為廣泛的石油及相關工業產物的輸運方式之一。優異的管道質量是保證油氣輸運安全可靠的前提。目前常用的輸運管道多為金屬管材,為提高管道的耐腐蝕性及抗磨損性能,常采用有機涂層防護、電化學保護技術、添加緩蝕劑與合理的防腐抗磨等工藝設計,其中有機涂層(如二/三層聚乙烯PE、二/三層聚丙烯PP、環氧粉末、聚氨酯)+緩蝕劑(如咪唑啉)是最經濟、直接、普遍的管道防腐方法。但有機涂層易變質老化,電化學保護需建立較多電流基站,緩蝕劑難以除凈;谝陨蠁栴},進一步探索改善或改變油氣管道的防護工藝與措施,提供簡單環保、成本低廉、效果可靠、便于維護的防護途徑,是一項具有重要理論和現實意義的研究工作。
熱噴涂技術是一種將熔化或半熔融狀態的噴涂材料,通過高速氣流使其霧化噴射至零件表面的表面改性方法。通過熱噴涂技術能夠制備出優于基體性能的表面功能涂層,可賦予材料表面耐腐蝕、耐磨損、抗高溫氧化、抗疲勞等優異性能。熱噴涂技術作為熱噴涂技術的一種,因具有焰流溫度高、基體熱影響小、涂層平整、厚度可控、孔隙率低、雜質含量少、噴涂參數可優化、噴涂材料種類廣等優點,成為制備高熔點涂層材料最常用的工藝。將高性能陶瓷作為噴涂材料,采用熱噴涂技術將金屬材料的韌性與陶瓷材料的抗腐蝕性、耐磨性、高硬度、強絕熱、低線膨脹系數、無污染性等優點相結合,可滿足設備及其部件在苛刻條件下的使用。近年來,該技術逐漸應用于石油工程領域,在機械裝備與設備器件的修復、強化、防護方面取得了良好的效果。
目前主要采用以高含量Cr2O3為主要成分的單一、兩組元或三組元陶瓷涂層進行管道表面改性,如Cr2O3/TiO2、Al2O3/Cr2O3與Cr2O3/TiO2/SiO2等復合陶瓷涂層材料等。Cr2O3與TiO2、Al2O3、SiO2等陶瓷涂層材料復合化的設計,有效提升了單一組元陶瓷涂層材料的致密度、力學性能及其應用穩定性。但是Cr2O3陶瓷材料存在價格相對昂貴的問題,且會對生態環境造成污染。當前,如何降低涂層成本和鉻含量成為了亟需解決的問題。此外,研究表明,在Al2O3陶瓷涂層材料中添加SiO2能夠使材料晶粒更加均勻化,并在晶粒間形成連續玻璃質,抑制裂紋形成,阻礙裂紋擴展等。結合文獻的研究結果可知,Cr2O3、TiO2、SiO2與Al2O3四種材料的兩兩組合或三三組合,可以制備出具有更加優異性能的復合陶瓷涂層。因此,本論文嘗試制備Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四組元復合陶瓷涂層材料,以進一步降低涂層中的Cr2O3含量及其成本;诖,同時考慮到Al2O3材料的優異性能及其低成本性,本論文在保持TiO2和SiO2含量一定的情況下,研究了不同Al2O3含量的Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2四組元復合陶瓷涂層材料的微觀結構、力學性能與電化學腐蝕性能及其影響機制,探索了部分Al2O3取代Cr2O3的可能性,為油氣管道防護涂層的多樣化研究奠定了一定的實驗基礎。