喷涂工艺对超音速等离子喷涂BaTiO3涂层性能的影响

第 1 8卷第 5V o 1 1 8 NO . 5

粉末冶金材料科学与工程M at e r i al s Sc i e nc e a nd Eng i ne e r i n g of Po w de r M e t a l l ur g y

2 0 1 3年 1 0月oc t 2 O1 3

喷涂工艺对超音速等离子喷涂 B a T i O3涂层性能的影响卢晓亮一，李国禄，王海斗，邢志国，徐滨士f 1 .河北 I 业火学材料科学与【 j程学院，天泮 3 0 0 1 3 0; 2 .装甲兵工程学院装备再制造技术同防科技罩点实验室，北京 1 0 0 0 7 2 )

摘

要：等离了喷涂陶瓷涂层与基体间的结合强度往往较小，限制了其应用。小义采『 i] 4 素 3水… t l F 试验，

通过仵线监测 B a T i O 喷涂粒子的温度及飞行速度，对喷涂电流，喷涂电，喷涂距离和上气流量等 4个参数进

行优化设汁，结果表明：喷涂趴离对 B a T i O 涂层的结合强度影响较大，其次为喷涂电流，上， _ c流鞋及喷涂电。 喷涂电压和主气流量对喷涂粒子 I 5 I行速度的影Ⅱ向较大。利用 S p r a y Wa t c h . 2 i对不同喷涂距离的粒予特性进行分析， 进步验证了喷涂离是影响涂层最终性能的关键因素。优化的 T艺参数为喷涂距离 1 0 0 mm、喷涂电流 4 5 0 A、氖气流节 3 . 2 m / h、【乜 1 4 0 V;采用该优化 _ L艺，涂层的结合强度为 5 7 MP a,显微硬度为 7 4 7 . 1 3 H V0 1,孔隙卒

为0 - 3%,纳米压痕仪测得的涂层的表面硬度为 1 2 . 2 l G P a,弹性模量为 1 8 9 . 2 5 GP a,具有较的关键词：等离 f喷涂；B a T i O 涂层；正交试验；力学性能中图分类号：T B 3 0 3 文献标识码：A 文章编号： 1 6 7 3— 0 2 2 4 ( 2 0 1 3 ) 5— 6 6 2— 0 7

性能。

Ef f e c t o f s pr a y i n g pr o c e s s o n p e r f o r ma n c e o f

s u pe r s o n i c pl a s ma s pr a y i n g Ba Ti O3 c o a t i n gLU Xi a o— l i a ng ,,L1 G

u o— l u, W AN G Ha i . d o u2 XI NG Z h i— g u o , XU B i n— s h i,

( 1 . S c h o o l o f Ma t e r i a l s S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g, H e b e i Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y, T i a n j i n 3 0 0 1 3 0, C h i n a;2 . A c a d e my o f Ar mo r e d F o r c e s E n g i n e e r i n g, N a t i o n a l Ke y L a b o r a t o r y f o r R e ma n u f a c t u r i n g, B e i j i n g 1 0 0 0 7 2, C h i n a )

Ab s t r a c t:T h e l o w b o n d i n g s t r e n g t h b e t we e n t h e p l a s ma s p r a y e d c e r a mi c c o a t i n g a n d t h e s u b s t r a t e o f t e n l i mi t s i t sa ppl i c a t i o n. I n t h e pr e s e nt p a pe r, f o u r pa r a me t e r s i n cl u di ng s pr a y c ur r e n t,s pr a y vo l t a ge,s p r a yi n g di s t a nc e,a n d m ai n ga s

lo f w we r e o p t i mi z e d b y o n l i n e mo n i t o r i n g o f t h e t e mp e r a t u r e a n d li f g h t s p e e d o f t h e Ba T i Os s p r a y p a r t i c l e s, b a s e d o n t h ef o u r f a c t o r s a n d t h r e e l e v e l s o th r o g o n a l t e s t s . T h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e e fe c t o f s p r a y i n g d i s t a n c e o n t h e b o n d i n g s t r e n g t h o f t h e Ba T i O3 c o a t i n g i s t h e g r e a t e s t, f o l l

o we d b y s p r a y i n g c u r r e n t, ma i n g a s l f o w, a n d s p r a y v o l t a g e, r e s p e c t i v e l y . Th e s p r a y v o l t a g e a n d p r i ma y r g a s lo f w r a t e h a v e g r e a t i mp a c t o n t h e s p r a y i n g v e l o c i t y o f s p r a y p a ti r c l e s . S p r a y Wa t c h一 2 i wa s u s e d t o a n a l y z e t h e p a r t i c l e c h a r a c t e r i s t i c s u n d e r d i fe r e n t s p r a y i n g d i s t a n c e s, t o f u r t h e r v a l i d a t e t h a t s p r a y i n g d i s t a n c e i s a k e y f a c t o r a f e c t i n g t h e i f n a l p r o p e ti r e s o f t h e s p r a y i n g c o a t i n g . Th e o p t i mi z e d p r o c e s s p a r a me t e r s a r e t h a t t h e s p r a y d i s t a n c e i s 1 O 0 mm. t h e s p r a y c u r r e n t i s 4 5 0 A, t h e a r g o n l f o ws i s 3 . 2 m/ h,a n d t h e v o l t a g e i s 1 4 0 V .B y u s i n g t h e o p t i mi z e d p r o c e s s, t h e b o n d i n g s t r e n g t h o f t h e Ba Ti O3 c o a t i n g i s 5 7 MP a; t h e mi c r o h a r d n e s s i s 7 4 7 . 1 3 HV0 l; t h e p o r o s i t y i S 0 . 3%. T h e n a n o i n d e n t o r wa s u s e d t o me a s u r e t h e me c h a n i c a 1 p r o p e ti r e s . T h e s u r f a c e h a r d n e s s

a n d e l a s t i c mo d u l u s o f t h e c o a t i n g a r e 1 2 . 2 1 GP a a n d 1 8 9 . 2 5 GP a, r e s p e c t i v e l y, s h o wi n g g o o d me c h a n i c a l p r o p e r t i e s .

Ke y wo r d s: P l a s ma s p r a y i n g; B a Ti O3 c o a t i n g; o r t h o g o n a l t e s t; me c h a n i c a l p r o p e￣i e s

等离 f喷涂技术是再制造工程的先进技术手段，足以等离子弧为热源的热喷涂技术卜 。随着科技的发

展，国内外学者都集中了人量的人力、物力对等离了 喷涂陶瓷涂层的制备工艺、忤能及应 L} j进午『了一 系列

5 1 1 2 5 0 2 3 );国家高技术研究发展计￣ 1 ( 9 7 3计划 )资助项 l『 ( 2 0 1 1 C B 0 1 3 4 0 5 ):国家自然科学余椭} .项基金项目 罔家杰出青年科学革金资助项目(¨( 5 1 2 7 5 5 2 6 );北京市自然科学基金重大项目( 3 1 2 0 0 0 1 ) l史持0 1 3 - 0 1— 1 4:修订日期：2 0 1 3 - 0 4— 1 5 收稿日期 2

:。l话 1 3 0 7 2 2 3 2 8 9 9;E— ma i l: l i g u o l u 0 3 0 5@1 6 3 C O I l 2 通讯作者夸国禄，教授，博{