纳米氧化锆材料等离子喷涂涂层性能研究及应用.pdf

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1、第5卷第3期中国舰船研究V01．5No．3垫!Q堡垒星璺塾i竖塑』!坚璺型垡墨堕圣墨!塑竺生』竺：垫!Qdoi：10．3969／j．issn．1673—3185．2010．03．018纳米氧化锆材料等离子喷涂涂层性能研究及应用毛志强李志印王勇中国舰船研究设计中心．湖北武汉430064摘要：舰船设备表面在高温、高湿、盐雾、酸雾的作用下产生严重腐蚀，需要进行有效防护。文章在解决纳米氧化铬等离子喷涂工艺的基础上．成功地获得各种厚度的涂层．并采用王水对纳米氧化锆材料涂层进行耐酸性试验。通过电子显微镜(SEM)观察到王水侵蚀后的涂层结构仍然完整致密，具有很好的耐酸

2、性，可应用于舰船防腐防漏。同时对纳米和非纳米氧化锫两种材料涂层的抗热震性能进行比较。试验结果表明．纳米氧化锆材料涂层抗热震性能优于普通氧化锫涂层．可适用于舰船动力装置高温部件隔热防护。关键词：等离子喷涂；纳米氧化锆涂层；防腐；隔热中图分类号：U668．2文献标志码：A文章编号：1673—3185(2010)03—78一03PerformanceofPlasmaSprayedNano-structuredZirconiaCoatingAppliedtoShipMaoZhi-qiangLiZhi-yinWangyo愕ChinaShipDevelopmenta

3、ndDesignCenter，Wuhan430064，ChinaAbstract：Severecorrosionmayoccurinthesurfaceofshipboardequipmentduetotheharmfuleffectsofmoist，hightemperature，saltfogandacidfume．Aninvestigationwasthereforecarriedoutintotheplasmasprayingprocedureofnano-structuredzirconiacoating．Bythisprocedure，awi

4、derangeofthick—nessofcoatingwasobtained．Atestwasconductedtoexposetheplasmasprayednano-structuredcoatingtotheroyalwater．ThesamplingmaterialimmersedintheerodingwaterWasthenexaminedviaelectrontelescopeandfoundthatitremainedintactinstructure．Suchanexcellentacid—proofperformanceisquit

5、esuitabletomaterialprotectionfromcorrosionandleakage．Moreover，thermalshockresistanceofthetwostructures，i．e．nano-structuredandconventionalzirconiacoatingwerealsocompared．There-suitsshowthattheformer'sthermalshockresistanceismuchbetterthanthelatter'sandhasapotentialapplicationtothe

6、hightemperaturepartsofpropulsionsystemforthermalprotection．Keywords：plasmaspraying；nano—structuredzirconiacoating；acid—proof；thermalprotection1引言氧化锆涂层已广泛应用于航天、航空、燃气发电、化工和冶金等众多领域(表1)。随着纳米科技的发展，纳米材料显现出独特的力学、热学、电学、光学和磁学性能⋯。由于烧结和团聚等难题的困扰．目前，制备纳米结构陶瓷块体材料还存在一定的技术困难[2J。因此，制备纳米陶瓷涂层是发挥纳米材

7、料的优异性能的一个重要途径。近年来．等离子喷涂纳米氧化锆涂层日趋成为研究热点∞]。但等离子喷涂技术制备纳米氧化锆涂层沉积率低．涂层性能与粉末特性、喷涂工艺密切相关[8]。本文成功地解决了纳米氧化锆等离子喷涂工艺．制备了高性能的纳米材料氧化锆涂层．并结合纳米氧化锆涂层的性能分析．对纳米氧化锆涂层应用于舰船进行了初步的探讨。2纳米氧化锆材料涂层等离子喷涂原理与工艺等离子喷涂是利用高温等离子弧将喷涂粉末迅速加热到熔融或半熔融状态．靠等离子射流加速．形成飞向基材的喷涂粒子柬．陆续撞击经预处理的基材表面。形成涂层。本文的等离子喷涂系统主要包括电源、气源、控制台、冷

8、却水循环系统、送收稿日期：2009—1l—18作者简介：毛志强(1981一)，男