涂覆工藝方法和涂覆厚度對金屬基陶瓷涂層高溫抗氧化性能的影響:
金屬基陶瓷涂層是結(jié)合金屬材料和陶瓷材料的各自優(yōu)點(diǎn)而制備的一種新型復(fù)合材料，它不僅可以苛刻環(huán)境中對材料的某種要求，同時(shí)也可以擴(kuò)大金屬材料、陶瓷材料的應(yīng)用范圍。
實(shí)驗(yàn)采用料漿法制備高溫合金基陶瓷涂層。研究了涂覆方法（刷涂、浸漬和噴涂）和涂覆厚度對陶瓷涂層試樣高溫抗氧化性能的影響規(guī)律，旨在通過對不同涂覆工藝方法和涂覆厚度進(jìn)行研究和優(yōu)化，為高溫合金基抗氧化陶瓷涂層在工程機(jī)械、石油化工和陶瓷生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用提供基礎(chǔ)研究。
實(shí)驗(yàn)部分
粘結(jié)料制備
陶瓷粘結(jié)料的原料配方組成如表1所示，按配方組成配制后混合均勻，然后置于坩堝中在高溫爐(1400 - 1520℃)中熔制、水淬、干燥、破碎后備用。
料漿制備與涂覆
(1)料漿制備
陶瓷粘結(jié)料與 Cr2O3或重?zé)齅 g0按質(zhì)量比分別為1 ：0.5和1：0.3配制涂層料，涂層料與水的質(zhì)量比為1 ：0.5，并外加3%的水玻璃作為粘結(jié)劑，使其充分混合成均勻的料漿后備用。
(2)合金基體的預(yù)處理
高溫合金基體經(jīng)過切割(規(guī)格為40mm×40mm× 4mm)、打磨、堿洗、酸洗等表面預(yù)處理，在風(fēng)箱中干燥后備用。
（3）料漿的涂覆
采用料漿刷涂、浸漬和噴涂工藝施于合金表面，涂料層厚度分別約為50μm、I00μm、200μm，涂敷后的試樣經(jīng)干燥后備用。 涂層料的熔燒
試樣的高溫熔燒在馬弗爐中進(jìn)行，根據(jù)高溫合金的物化性能以及陶瓷涂層料與高溫合金之間結(jié)合性能的要求，采用優(yōu)化的熔燒制度如圖1所示。
試樣性能表征
采用質(zhì)量增加法來表征涂層試樣的抗氧化性能。把檢測試樣在1200℃的馬弗爐中保溫不同的時(shí)間，用試樣實(shí)驗(yàn)前、后的質(zhì)量增加率來表征其抗氧化性能，具體計(jì)算公式如下：
△M=（M1-M0）/M0
公式巾：△M：試樣氧化質(zhì)量的增加率／%
M0：試樣的起始質(zhì)量／g
M1：試樣氧化后的質(zhì)量／g
采用掃描電子鼎微鏡（SEM，JSM-6700F型）對涂層試樣的界面結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行觀察。
結(jié)果分析與討論
涂覆方式對涂層試樣高溫抗氧化性能的影響
不同涂覆方式所得試樣在1200℃條件下，經(jīng)過30h 抗氧化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。從圖中可以看出，三種涂覆方法所制備的涂層對金屬基體均具有明顯的氧化保護(hù)作用，并且在三種涂覆方式中，噴涂方法所得的試樣的高溫抗氧化效果較好，其次是浸漬和刷涂。如Cr203質(zhì)涂層中，浸漬與刷涂試樣的氧化增重率比噴涂的分別增加了80%和120%；同樣在重?zé)齅g0質(zhì)的涂層中，分別增加32%和58%；此外，在相同的涂覆方法條件下，Cr203 質(zhì)涂層抗氧化能力要優(yōu)于重?zé)齅g0質(zhì)涂層。
產(chǎn)生這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果的原因?yàn)?，噴涂能夠使料漿霧化均勻，在基體表面形成均勻的料漿涂層，在熔燒時(shí)能夠很好地包裹合金基體，而浸漬涂覆由于金屬基體不吸水，在重力影響下使料漿涂覆厚薄不均，導(dǎo)致在熔燒時(shí)涂層不能均勻、完全地覆蓋于金屬基體的表面；而刷涂會引起涂層表面出現(xiàn)高低不等的條紋，出現(xiàn)與浸漬法一樣的結(jié)果，使涂層試樣的抗氧化性能的下降。對于Cr203質(zhì)涂層抗氧化能力要優(yōu)于重?zé)齅g0質(zhì)涂層，主要是由于涂層的致密性不同引起的，從圖3兩種涂層截面的SEM照片可以看出，Cr203質(zhì)涂層結(jié)構(gòu)致密性要明顯優(yōu)于重?zé)?M g0質(zhì)涂層，且界面處生成了合適的中間層，從而增加氧氣在涂層中的擴(kuò)散阻力，導(dǎo)致涂層的抗氧化能力提高。 涂層厚度對試樣高溫抗氧化性能的影響
涂層厚度對試樣高溫抗氧化性能影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出，兩種試樣隨著涂層厚度的增加，試樣的抗氧化能力逐漸增強(qiáng)，如涂層厚度由 1OOμm增加到300μm，兩種涂層試樣的氧化能力增加 16 - 26%之間。因此，適當(dāng)?shù)靥岣咄繉雍穸扔欣诳寡趸阅艿奶岣摺Ｆ湓驗(yàn)橥繉雍穸鹊脑黾?，可以增加氧氣在涂層中的擴(kuò)散路程，從而減小了對涂層試樣的氧化速度。此外，隨著涂層厚度的增加，會導(dǎo)致涂層試樣抗熱震性能的降低，因此，綜合涂層試樣的高溫抗氧化能力和抗熱震性能考慮，涂層厚度在100 - 200μm是比較合適的。 結(jié)論
（1）三種涂覆工藝所制備的涂層均可以有效提高試樣的高溫抗氧化能力，其中噴涂法所制備試樣高溫抗氧化能力較件，比浸漬和刷涂法所制備涂層試樣的抗氧化能力提高30-120%；
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