通过原位干冰清洗处理提高等离子喷涂氧化铬涂层的质量----氧化铬-行业动态

理想情况下，热喷涂的氧化铬涂层可以达到1900-2000HV的硬度，具有优异的耐磨性和良好的表面光洁度。与其他热喷涂氧化物相比，氧化铬具有较低的孔隙率并且不溶于酸，碱或醇。这使得氧化铬成为有吸引力的涂层，适用于网纹辊等应用。 9），泵密封圈和耐磨环。纯氧化铬由化学计量的α-Cr2O3组成，其为绿色。然而，在喷涂过程中，化学计量的Cr 2 O 3可以部分地还原成非化学计量的组成，这将导致更暗的颜色和稍差的性能。也可以部分还原为金属铬，因此必须仔细优化喷涂工艺。图9：带有氧化铬涂层激光的网纹辊，刻有压痕以输送墨水。氧化铬并不总是用作纯涂层，因为其他陶瓷添加剂可提高涂层性能。尽管纯APS喷涂的氧化铬具有2.15％的孔隙率和1140HV的硬度，但是10wt％铝粉的机械混合的复合粉末具有仅0.77％的孔隙率和1437HV的硬度等级。另一方面，含有等量氧化铬和氧化铝的混合物产生最高的断裂韧性。氧化钛也常用于氧化铬中以增加其韧性，并且市场上存在不同的组合物，范围为4.25wt％至40wt％。二氧化硅（SiO 2）也与二氧化钛一起使用以进一步增强韧性。 [16]二氧化钛还有助于减少喷涂过程中的氧气损失。其他更常见的添加剂，如MoO3 [18]，CaF2，Ag2O和ZrO2 [19]也在一定程度上进行了研究。发现MoO3降低了孔隙率并增加了涂层的硬度并降低了正常和高温下的摩擦系数。 Cr2O3-Ag2O-CaF2（CAF）和Cr2O3-ZrO2-CaF2（CZF）涂层比纯氧化铬涂层具有更低的硬度和更高的室温摩擦系数。由于CaF2是高温固体润滑剂，它降低了复合涂层在较高温度下的摩擦系数。在两种复合涂层中，CAF表现更好，因为Ag2O改善了转移膜的润湿性，并且ZrO2阻止了其形成。除了添加剂和喷涂参数之外，改善陶瓷热喷涂涂层性能的另一种方法是使用纳米结构粉末。等离子喷涂常规熔融和粉碎的氧化铬粉末和溶胶 - 凝胶制备的纳米结构粉末产生具有显着不同耐磨性的涂层。在振荡磨损试验中，常规涂层的磨损率比纳米结构涂层的磨损率高20倍。 [20]类似的研究也使用常规和纳米结构的Cr2O3-3％TiO2粉末。纳米结构涂层具有比传统涂层更高的硬度和抗侵蚀和干滑性。 [21]铬酸盐通常被选用于需要良好摩擦学性能的应用，主要是耐磨性。然而，Chromia并不总是热喷涂陶瓷涂层中磨损应用的理想解决方案。在干砂轮试验中进行测试时，氧化铝涂层优于氧化铬涂层，两种涂层均采用等离子喷涂，孔隙率为6％。在同一项研究中，同样的样品也在圆盘摩擦磨损试验机上进行了测试，这次氧化铬的磨损比铝涂层的磨损少。由氧化铬涂层测量的摩擦系数和销材料损耗也低于任何其他测试涂层。氧化铬的成功归因于通过塑性变形形成致密的摩擦膜。 [22]另一项研究更详细地研究了由等离子喷涂的氧化铬涂层在干滑动中形成的摩擦膜。在室温和450℃下，在往返干滑试验中测试Cr2O3-3％TiO2-5％SiO2涂层。在450℃试验中总磨损较高，但摩擦系数较低。这可以通过以下事实来解释：由于在450℃下测试开始时的较高磨损量，形成具有较高硬度的更明显的摩擦膜。通过XPS分析发现，耐磨膜的化学组成也与地面的化学组成不同。在室温下形成测试膜温度显示出CrO 3的迹象，并且在450℃下的测试产生具有CrO 2的膜。为了研究氧化铝和氧化铬涂层的磨损行为，使用单点划痕试验。在低接触压力下，氧化铬涂层具有高耐磨性，并且主要材料去除机制是来自现有裂缝和孔隙的微裂纹。然而，当超过临界接触压力极限时，接触区域下方的横向裂缝会引起宏观破裂。 [24] Macrofracture可能与涂层之间的内聚力弱有关，通常见于等离子喷涂的氧化铬断裂横截面，如图10所示[6]。图10：APS喷涂的氧化铬涂层断裂表面。图11：氧化铝（A）和铬（B）涂层的磨损痕迹。与APS涂层相比，HVOF喷涂铬和氧化铝涂层的磨损试验显示出显着的磨损性能。在干滑动试验中，由于形成更均匀，更持久的摩擦膜，色谱涂层表现更好（见图11）。随着接触压力的增加，HVOF涂层表现出的更高韧性的效果变得明显。在干砂橡胶轮试验中，铬酸盐涂层也比氧化铝涂层更耐磨损，并且HVOF喷涂的氧化铬具有最低的质量损失。 [7]在[25]中也研究了HVOF和APS喷涂陶瓷涂层，并且在HVOF涂层中观察到类似的微观结构和性能改进。 HVOF和等离子喷涂的氧化铬涂层也在其他喷涂涂层的空化系列中进行了测试。在所有测试样品中，包括抗气蚀的大块不锈钢作为参考样品，HVOF喷涂氧化铬的质量损失与大量参考样品的质量损失相同[26]。作为一种材料，氧化铬可抵抗酸性和碱性溶液[2]。在NaOH和H 2 SO 4溶液中测试各种陶瓷APS和HVOF涂层，并且氧化铬经历非常小的质量损失，仅次于二氧化钛涂层。相比之下，氧化铝涂层的质量损失高出几个数量级。 [27]热喷涂陶瓷涂层通常不用于防腐蚀，因为所生产的陶瓷涂层完全无裂缝且具有高孔隙率。已经研究了使用粘结层以增加涂层体系的耐腐蚀性，但是不同粘合涂层的结果是相似的：氧化铬层下的粘结层的腐蚀导致界面失效。因此，化学上更耐腐蚀的粘合涂层自然更好。改善氧化铬和其他涂层的耐腐蚀性的一种可能性是用有机或无机密封剂密封开口。有机密封剂由树脂，蜡和其他聚合物材料组成。无机密封剂包括溶胶 - 凝胶，磷酸铝，甚至熔融金属。 [4]例如，使用氧化铬涂层来研究磷酸铝密封的应用。结果表明，耐腐蚀性以及耐腐蚀性和耐磨性得到改善。然而，后喷涂处理需要额外的处理步骤以增加部件的成本。技术专注于干冰清洁技术研究