不锈钢表面SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层性能的研究

杨立荣¹，刘淑贤²，黄转红¹

(1.河北理工大学;
2.中国矿业大学北京校区,北京,100083)

摘要:将氧氯化锆、正硅酸乙脂、无水乙醇3种物质按物质的量比135放进烧杯搅拌均匀后,再放进微波炉加热10 s取出,得到SiO2-ZrO2溶胶.然后,将100 mL氨水、50 mL硝酸铝溶液和50 mL硝酸铬溶液混合均匀后,放进微波炉加热1 min后取出,即制得Al2O3-Cr2O3溶胶.取SiO2-ZrO2溶胶和Al2O3-Cr2O3溶胶按n(SiO2)∶n(ZrO2)∶n(Al2O3)∶n(Cr2O3)=6∶2∶1∶1混合,搅拌2 h,得到SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合溶胶.将打磨、除锈、除油处理后的不锈钢基体浸入SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3溶胶一定时间后,以浸渍提拉法得到均匀的溶胶涂层,真空干燥48 h,经700 ℃热处理1 h后便可得到SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合陶瓷涂层.采用XRD、IR和SEM对不同条件热处理的复合陶瓷涂层的物相组成、表面形貌进行分析,并对复合陶瓷涂层的性能进行了研究.结果表明:(1)SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3复合溶胶热处理后为非晶态材料,且在凝胶中形成了三维的硅氧四面体网络骨架;(2)涂层试样不出现龟裂或脱落的循环次数(900 ℃,空冷)在15～30次范围内,涂层的抗热震性较好;(3)在700 ℃热处理1 h条件下,涂层单位面积的质量损失最小,具有较好的抗腐蚀性;(4)有涂层试样较无涂层试样的氧化速率低,且以3次涂膜的氧化速率最低;涂层由粒径为2～3 μm左右的微粒组成,涂层较致密,抗氧化性较好;(5)有涂层试样的耐磨性均优于无涂层试样,有涂层试样的以3次涂膜的耐磨性最好.

关键词:SiO2-ZrO2-Al2O3-Cr2O3陶瓷涂层; 抗热震性; 抗氧化性; 耐磨性;

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