ZnO晶须对激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂层结构和摩擦磨损及耐腐蚀性能的影响

采用先驱体转化陶瓷法(PDC法)制备含ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层,将ZnO晶须添加到激光裂解Ti-Si复合陶瓷涂的先驱体中,增强Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐蚀性能和减摩耐磨性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、往复式摩擦磨损测试仪、电化学工作站等手段,分析含不同质量分数ZnO晶须的Ti-Si复合陶瓷涂层的元素组成及存在形式、表面形貌、摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的组成和化学价态没有影响,但添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的防腐性能有改善,添加ZnO晶须对Ti-Si复合陶瓷涂层的减摩性能有改善,在较高载荷下添加ZnO晶须可以降低Ti-Si复合陶瓷涂层的摩擦因数,添加ZnO晶须质量分数为10%所得的Ti-Si复合陶瓷涂,载荷为5 N和7 N时摩擦因数均比45钢低52%。添加不同质量分数ZnO晶须对复合陶瓷涂层表面表面形貌有很大影响,同时可以改善Ti-Si复合陶瓷涂层摩擦磨损性能以及防腐蚀性能。

激光裂解Ti-Si有机膜制备陶瓷涂层的组织与耐磨性

复合陶瓷涂层具有良好的抗腐蚀和耐磨性能,因其性能优异、成本较低而在汽车、轮船、电子、建筑等方面得到广泛应用。为得到具有良好减摩耐磨性能的陶瓷涂层,试验采用钛酸四丁脂和硅烷偶联剂(KH560)制备Ti-Si有机膜先驱体,以激光为热源,采用先驱体转换法(PDC法)制备了复合陶瓷涂层。研究发现,陶瓷涂层中有机官能团随着激光功率增大不断减少,200 W与400 W激光条件下制备的Ti-Si陶瓷涂层化学键类型主要为Si-O-Si、Ti-O、Si-C等,先驱体无机化程度显著提高,而在600 W和800 W激光条件下制备的陶瓷涂层无机化程度更高,无机化程度较低时涂层摩擦因数较小,无机化程度较高时涂层耐磨性较好。试验表明,按KH560和钛酸四丁酯质量比为1∶1.8,固化温度80℃固化时间30 min,采用氩气作为保护气体,激光功率为600 W,激光波长为980 nm,扫描速率为14 mm/s,搭接率为3%,"1"字形连续激光扫描一次,所制备的陶瓷涂层耐磨性较好,3 N压力时其磨损主要为磨粒磨损,相对于45钢基体减摩80%以上。