等离子喷涂制备羟基磷灰石复合梯度涂层研究进展

对国内外等离子喷涂羟基磷灰石复合梯度涂层与基体间的结合强度和涂层溶解性的研究现状进行了综述.羟基磷灰石功能梯度涂层不仅可以提高涂层和基体间的结合强度,而且还可以降低涂层在模拟体液中的溶解性.涂层表面的羟基磷灰石涂层具有良好的生物相容性,同时涂层中Ti-6Al-4V或ZrO2、TiO2等氧化物相的存在能够提高涂层的力学性能.指出喷涂后进行热处理是提高等离子喷涂涂层结合强度和涂层结晶度的有效方法.     

钛合金表面磁控溅射制备羟基磷灰石/氧化钇稳定氧化锆复合涂层

采用磁控溅射法在Ti6Al4V基体上制备了HA／YSZ复合涂层。用X射线衍射仪、扫描电镜、原子力显微镜和划痕法对涂层进行了表征。结果表明：用磁控溅射法可在Ti6Al4V基体上成功制备HA／YSZ复合涂层,涂层主要含有HA、ZrO2和Y2O3物相,此外还有少量的TCP和CaO相;涂层表面呈多孔状,有利于类骨组织的长入,表面显微粗糙度约为140nm,涂层厚度约为4μm;划痕法测量涂层与基体的附着力约为80N。     

等离子喷涂羟基磷灰石涂层的结构与成份和力学性能研究

用等离子喷涂方法在钛合金上制得羟基磷灰石涂层,用两种不同的方法对涂层进行后处理:1)在空气中加热至650℃保温0.5h;2)在0.15MPa、125℃的水蒸汽中保温6h。结果显示水蒸汽处理的羟基磷灰石涂层在体内和体外的力学性能均优于热处理涂层。     

碳/碳复合材料表面等离子喷涂羟基磷灰石涂层的形貌与相组成

采用等离子体喷涂法在碳/碳基体表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,以提高其表面的生物活性.采用扫描电子显微镜、电子探针、X射线衍射仪等研究了碳/碳复合材料表面不同深度HA涂层的形貌、相组成、界面结合状况.结果表明:越靠近基体,涂层中α-TCP(α-磷酸三钙)的含量越高,HA的分解量越大;距离表面不同深度的HA涂层中,涂层形貌变化不大;在涂层与基体的界面处,碳、氧、磷、钙四种元素基本没发生互扩散,二者主要为机械结合.     

送粉方式对碳/碳基体上等离子喷涂羟基磷灰石涂层的影响

采用等离子喷涂技术在碳／碳复合材料上制备了羟基磷灰石(HA)涂层，采用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针和电子拉伸机等研究了送粉方式对HA涂层的组织与性能的影响。结果表明：内送粉方式下制得的HA涂层，颗粒熔化程度较高，涂层的晶相含量较低；40kW的喷涂功率和外送粉方式下制得的HA涂层与碳／碳基体的抗剪强度最高；但HA涂层与碳／碳基体之间仍属于机械结合。     

羟基磷灰石/氧化锆生物活性复合涂层的研究

以钛及合金为基体、HA涂层的复合材料作为植入物应用已很普遍。HA涂层与钛及合金基体的结合强度较低,易出现界面剥落现象;ZrO2具有较好的生物相容性,而且能提高涂层和界面的结合强度,制备HA/ZrO2生物复合涂层已成为国内外学者的研究热点之一。本文综述了HA/ZrO2生物复合涂层的研究进展。     

等离子喷涂制备镍基自润滑复合涂层的研究

为提高车轴用材料35CrMo的耐磨性,在Ni60A中添加粒度均为(-280～340)目的二硼化钛TiB2钴Co和铬Cr粉;将等离子喷涂和均匀设计方法引入轴减磨抗磨设计中,在35CrMo上等离子喷涂制备200μm镍60A基二硼化钛TiB2、钴Co、铬Cr复合自润滑涂层。研究结果表明:由SEM可看出涂层与基体结合良好且涂层呈层状结构分布,由EDS可看出各元素渗透到了Ni60A基体里并产生了冶金结合;将验证组结果和神经网络预测值对比,磨损误差在12%之内,显微硬度误差在11%之内,涂层相比基体耐磨性提高了6倍,显微硬度提高了3倍;可从人工神经网络的预测结果中选出具有优良性能的镍60A基二硼化钛TiB2、钴Co、铬Cr复合自润滑涂层的配比范围。     

粉末粒度对碳/碳基体上羟基磷灰石涂层的影响

采用等离子喷涂技术在碳纤维增强碳复合材料(简称碳／碳复合材料)上制备了羟基磷灰石涂层,研究了原始粉末粒度对涂层的表面形貌、剪切强度、相组成等方面的影响,并分析了涂层与基体的界面结合状况。结果表明：采用粗粉末喷涂后得到的涂层结合强度较高．结晶程度也较高,但涂层与基体的结合机制仍为机械嵌合。     

喷涂功率对碳/碳复合材料表面羟基磷灰石涂层抗剪强度的影响

采用等离子喷涂技术在碳／碳复合材料表面制备了羟基磷灰石（HA）涂层,采用自制装置测定了不同喷涂功率下涂层与基体的抗剪强度,采用扫描电镜观察了涂层表面、横截面和剪切断裂表面的微观形貌,并分析了涂层与基体的剪切断裂失效形式。结果表明：在40kw喷涂功率下,涂层与基体的抗剪强度最高,约为10MPa,其剪切断裂失效方式主要为涂层内部失效。     

大气等离子喷涂Ni5Al/Al2O3-3％TiO2复合结构 涂层的显微组织与力学性能

采用大气等离子喷涂(APS)技术在6061铝合金基体表面预制Ni5Al合金黏结层,再在黏结层上喷涂Al_2O_3-3%TiO_2陶瓷层,研究了涂层的物相组成、微观形貌、显微硬度、结合强度、耐磨性能和耐腐蚀性能,分析了其拉伸断裂机理。结果表明:陶瓷层的物相主要由α-Al_2O_3、γ-Al_2O_3和锐钛矿型TiO_2组成;黏结层与基体以及黏结层与陶瓷层均形成了机械结合,但黏结层与基体的结合界面更致密;与基体相比,涂层的显微硬度更高、耐腐蚀性能和耐磨性能更优;涂层的结合强度低于黏结层的,其拉伸断裂位置多在黏结层和陶瓷层之间的界面处以及陶瓷层内部,界面处的拉伸断裂形式为混合断裂,黏结层上的为韧性断口,陶瓷层上的为脆性断口。     

等离子喷涂NiCrAl黏结涂层工艺优化研究

用正交试验方法研究了等离子喷涂工艺的4个主要参数:喷涂距离、电流、主气流量和辅气流量对NiCrAl涂层结合强度的影响,确定了优化工艺并进行了验证试验,比较了工艺优化前后涂层的结合强度、孔隙率和显微硬度.结果表明:影响涂层结合强度的因素主次顺序是:主气流量、辅气流量、喷涂距离和电流,工艺优化能显著提高NiCrAl涂层的性能,优化工艺喷涂的NiCrAl涂层结合强度达到76..MPa,孔隙率为0.42%,显微硬度为HV321.     

镍含量对等离子喷涂Ni-Cr2O3复合涂层耐蚀性能的影响

将质量分数为5%,10%,15%,20%的镍粉加到纯Cr2O3陶瓷粉中,采用等离子喷涂技术在20钢表面制备了Ni-Cr2O3复合涂层;通过X射线衍射、显微组织分析、电化学试验、盐雾试验等方法研究了镍含量对复合涂层相组成、组织形貌以及耐蚀性能的影响。结果表明:复合涂层为层状结构;随着镍含量的增多,涂层物相未发生改变,复合涂层的耐蚀性先升后降,且镍质量分数为15%的复合涂层耐蚀性能最好。     

等离子喷涂用纳米Al2O3/TiO2团聚粉体的制备

采用喷雾造粒技术制备出纳米Al2O3/TiO2团聚粉体,使用高温电炉通过三种不同制度进行了烧结;测定了其松装密度与流动性,用X射线衍射方法分析了其相组成,用扫描电镜分析了团聚粉体的形貌,并进行了等离子喷涂试验.结果表明:两步烧结法所得纳米团聚粉体的致密度与结合强度高,适于等离子喷涂,可以获得高质量的纳米涂层.     

原位合成TiC/Ni3Al表面复合涂层

采用铸造工艺结合SHS技术制备出TiC/Ni3Al表面复合涂层材料,研究了涂层的物相、组织和界面形态.结果表明:Ti-C-3Ni-Al体系反应完全,产物为TiC和Ni3Al.表面复合涂层中直径为1～3 μm的TiC颗粒呈球形镶嵌在Ni3Al基体上,且随着TiC含量的提高,颗粒尺寸略有长大、分布更均匀、涂层更致密;涂层与钢基体界面为良好的冶金结合,界面随TiC含量的变化而呈现出不同的形貌,在w(TiC)<45%时,涂层为一整体,从涂层到界面处Ni、Al、Ti、Fe元素呈梯度变化;在w(TiC)≥45%时,涂层出现了分层现象.