マグネシウム表面プラズマ溶射のナノAl 2 O 3 + TiO 2技術

97％Al 2 O 3 + 3％TiO 2プラズマ溶射によりナノセラミック層をAZ91Dマグネシウム合金の表面にスプレーした。セラミック粒径は150nmと120nmであり、コーティングの厚さは50μm~100μmであった。熱効率ηqは約65％であった。試料の表面を噴霧する前に100℃に予熱し、噴霧距離は60mm~80mm、プラズマフレームの流れ軸とワーク表面は45°~60°の角度であり、粉体供給ガスのN 2の流量は0.5である。 M3 / H、および粉末供給速度は1kg / h~1.5kg / hである。塗布後、被覆層の硬度試験、SEM（走査型電子顕微鏡）およびXRD（X線回折）分析、塗布強度および耐食性試験を行った。

微細構造解析

ナノセラミックの粉末粒子の分布は非常に均一ですが、まだ凝集粒子があります。粉末の97％がα-Al 2 O 3および3％ルチル様TiO 2からなる。コーティングはラメラ層であり、高温粒子および固化粒子の接着により、コーティングが多数の粒子からなるように、表面は全く粗い。

AZ91D合金マトリックスの融点が低いため、マトリックス表面の一部は高温プラズマセラミック粒子によって衝撃を与えたときに溶融する。 XRDおよびSEM分析は、コーティング中に柱状γ-Al 2 O 3および等級ナノ-α-Al 2 O 3粒子があることを示した。 γ-Al 2 O 3は形成工程中の熱流の方向に沿って成長するので、未溶融α-Al 2 O 3粒子はプラズマ溶射プロセス中の冷却によって引き起こされる。この構造は、噴霧されたナノメートル層の機械的性質の改善に有益である。アルミナおよび酸化チタンの接触面積は、溶射中にアルミナおよび酸化チタンの接触面積が大きく完全に固体が溶解しているので、XRDスペクトルにはTiO 2はない。それらの相互固溶体のために、柱状層間接合力が高められ、それは塗布強度の持ち上げを助長する。

XRDスペクトルに少量のMgOが存在することがわかった。これは、溶射中の高温セラミック粒子によって衝突したマグネシウム合金表面の界面反応によって形成されることがわかった。 MgOの形成は、Al 2 O 3粒子の成長を効果的に抑制することができ、精製されたAl 2 O 3は塗布強度の向上に有益である。なお、セラミック合金マトリックスとマグネシウム合金マトリックスの間の潤滑を強化し、界面における応力の分布を調整することもできる。

コーティング性能

硬度：

AZ91D合金上で97％Al 2 O 3 + 3％TiO 2ナノセラミックを噴霧した後、セラミック層の硬度はHV950~HV980であり、これは従来のセラミック層HV750~HV800のそれよりも高い。コーティングには、等軸のナノメートルα-Al 2 O 3がたくさんあるからです。

バインディング強度：

ASTM C633によれば、コーティングの結合強度は19Mpa~22.5MPaであり、従来のプラズマ溶射セラミックコーティングのそれはわずか16MPaである。前者は後者のそれより18.75％~40.63％高いです。

コーティングの耐食性：

GB6458-1986の基準によれば、科学者はプラズマによって表面にナノセラミックコーティングを噴霧し、そして密封されたサンプルを72時間中性塩スプレー試験にかけた。表面はさびのスポットなしで無傷であった。