纳米Y2O3、CeO2、Si3N4粉体对耐碱腐蚀陶瓷涂层组织和性能的影响

来源 :内蒙古工业大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:double3A
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现代工业技术飞速发展,各工业部门特别是冶金、化工、玻璃、宇航、能源等部门面临的腐蚀环境越来越苛刻,腐蚀问题越来越严重,在有些特殊的情况下,普通金属材料甚至特种合金材料都难以满足耐蚀性要求,造成了巨大的经济损失。因此,如何制备良好的陶瓷涂层应用于工业部门延长零部件的使用寿命,降低经济损失成为材料领域一个热点研究课题,而利用纳米材料的优异特性,通过热喷涂制备高性能纳米涂层有效解决了这一难题。在热喷涂制备涂层过程中工件不变形,操作灵活简单,生产效率高,可以使零部件具有耐蚀,耐磨,耐高温等优良特性,有效减缓了设备损耗率,延长了设备、管道等的使用寿命,提高了经济效益。本文以现今国民经济和国防建设腐蚀问题造成严重的经济损失和环境污染为背景,选用适量纳米稀土氧化物CeO2、Y2O3、纳米Si3N4、ZrO2粉体添加到以Y2O3-ZrO2为基础的喷涂粉体中,用正交试验设计方法对涂层中添加的纳米材料进行优化配比,用NiCr粉体作为打底材料,采用亚音速火焰喷涂技术在Q235钢基体上制备耐碱腐蚀陶瓷涂层。并用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X-射线衍射仪(XRD)检测涂层组织结构;同时对涂层耐磨性、结合强度和耐碱液腐蚀进行了试验测试。研究了纳米稀土氧化物和纳米粉体在喷涂涂层中的作用机理及新生相对耐碱液腐蚀涂层性能的影响。试验结果表明:加入适量的纳米稀土氧化物CeO2、Y2O3、纳米Si3N4、ZrO2粉体可以改善涂层组织分布,细化涂层组织,提高涂层的致密性,提高涂层的耐磨性、结合强度和耐碱腐蚀性能。通过对涂层的耐磨性、结合强度、耐腐蚀性、显微组织观察等试验,综合考虑涂层的使用性能及材料成本,确定了喷涂粉体的最佳配比为: 7% Si3N4+3% CeO2+4%Y2O3+45%(微米:纳米为: 11.25%:33.75%)ZrO2+10%MgO + 4%CaO +17%NiCr+3%SiO2+4.7%Al+2.3%Fe2O3。本文对热喷涂制备耐碱腐蚀涂层提供了新的思路和基础实验数据,并为纳米稀土氧化物在耐碱腐蚀涂层中的应用开辟了新方向,也为纳米陶瓷涂层在工业防腐蚀应用提供了新的领域。
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