液料等離子噴涂納米氧化鋯-氧化釔涂層的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、本文以氧氯化鋯(ZrOCl2·8H2O)和氧化釔(Y2O3)為起始原料，采用氨水(NH3·H2O)正滴定法制備了氫氧化鋯溶膠，并以此溶膠取代傳統(tǒng)的團聚型納米粉末進行液相等離子噴涂(SPPS)制備納米ZrO2/Y2O3熱障涂層。采用TEM、SEM、EDS、XRD、TG-DSC、VIDAS圖像分析儀、粒度分析儀以及TH310洛氏硬度計等測試手段或儀器對膠體和涂層的結(jié)構(gòu)和性能進行表征。
　　 將氧氯化鋯(ZrOCl2·SH2O)和氧化

2、釔(Y2O3)溶于去離子水或無水乙醇，在氨水(NH3·H2O)作為沉淀劑下，同時發(fā)生水解和縮聚過程：稀溶液中Zr主要是以單核ZrO22+形式存在；當[Zr4+]＞10-3mol/L，[H+]在0.75～1 mol/L范圍時，聚合開始形成三聚合物[Zr3(OH)4]8+。當[Zr4+]升高到1.6×10-1mol/L時，Zr以多核復(fù)合體形式存在；若[H+]＜0.75mol/L，它轉(zhuǎn)變?yōu)榱酆衔?。當Zr4+或ZrO22+濃度相對高時，Zr主

3、要是以四聚化合物[Zr4(OH)8(H2O)16]8+存在，包含Zr(IV)、2個橋鍵OH-離子和4個水分子結(jié)合。膠化作用之后，溶膠體逐步水解并轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡孀兡z體[Zr4(OH)8-x(H2O)2x·yH2O]n。
　　 實驗分析：濃度為0.8 mol/L，pH=4～6、膠粒尺寸為80～100 nm的溶膠適合作為液相等離子噴涂的原料；前驅(qū)體濃度0.8 mol/L、噴距80 mm、電流強度500A、電壓80 V、霧化氣壓0.4

4、MPa、送料速率120 g/min時，涂層主要以顆粒形式存在，TEM表明晶粒尺寸在20～30納米之間。其涂層SEM表明：整個液相噴涂層組織結(jié)構(gòu)比較均勻，與傳統(tǒng)等離子噴涂團聚體粉末制備的熱障涂層不一樣，這種新型熱障涂層中沒有層狀組織的出現(xiàn)，且前驅(qū)體溶液的濃度、溶劑的配比、霧化氣壓以及送料速率是影響涂層顯微結(jié)構(gòu)和性能的幾個重要因素。
　　 不同的前驅(qū)體、不同工藝條件下制備的涂層的孔隙率、硬度、結(jié)合強度和熱震性能不同。液相等離子納米噴