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提高熱噴涂層致密性技術的研究現狀及發展方向
2. 4 添加新材料
在噴涂粉末中添加某些特定元素會有效地降低涂層孔隙率。在噴涂金屬陶瓷中加入 La，Ce 等稀土元素，能夠減緩涂層層狀波動幅度，細化組織、減少孔隙，得到較為均勻、致密的涂層，從而提高涂層的顯微硬度、彈性模量、結合強度，降低摩擦系數，并增強涂層耐磨損性和耐腐蝕性。這主要是由于稀土元素的加入提高了熔化粒子的流動性，降低了表面張力，并能提高粒子與基材以及粒子之間的相互潤濕。另外，稀土能夠優先氧化，對涂層有凈化作用。等離子噴涂 ZrO2和 Al2O3涂層時添加適量的SiO2，激光重熔處理時，不僅能降低熔化層的熱應力、阻礙裂紋擴展，還能在晶粒間的孔隙處形成連續玻璃質，抑制晶粒長大，涂層更加致密，涂層因此具有較高的耐腐蝕性能。
通過熱噴涂納米陶瓷粉末得到的納米結構Al2O3-TiO2涂層致密度達 98%，其結合強度、抗磨損能力以及抗彎強度均是商用普通粉末所得涂層的 2～3倍。這是由于納米顆粒比表面積大、活性高，經歷短時間加熱后團聚體表面納米顆粒充分熔融，但團聚體本身為疏松結構，瞬間的高溫能量并不能使其內部納米顆粒完全熔融，內部納米粒子仍處于未熔化或半熔化狀態; 經過粒子撞擊堆疊后，形成的涂層是由部分熔化區及與常規噴涂類似的片層狀完全熔化區組成的“雙態分布”(bimodal distribution) 結構。這種顯微結構較常規噴涂層更致密、微裂紋減少、涂層孔隙率降低，且結合強度和耐磨損性能都有大幅度提高。