后氧化对陶瓷涂层结合强度影响

         众所周知,热喷涂陶瓷时在基体界面上喷涂粒子和基体存在着50%以上的未结合区.这些暴露的钢铁基体在后来的喷涂过程中会被氧化,由于氧化铁属膨胀型的氧化物,即其比容积远大于铁(约2倍)从而引起膨胀,这种膨胀会给其间的陶瓷粒子以压应力F,因而产生钳紧作用.不过,这种钳紧作用会随氧化程度的不同而改变.由文献可知,在较低温度下(小于40Co),钢铁表面的氧化物是Fe0₃;Fe0₃属立方晶系,具有和钢基体一样的结构.如果控制氧化程度,仅使基体界面轻微氧化,即仍保持金属光泽,此时氧化膜厚度只有几nm,因此对陶瓷粒子的钳紧作用很小这时所测得的结合力就是喷涂时那些与基体发生接触结合的粒子的结合强度,也可以说是陶瓷涂层最基本的结合强度.当氧化进一步发展,氧化铁厚度会逐渐加厚,当厚度不超过1毫米时,所形成的Fe0₃;层致密,有较高强度,而且与钢铁基体有紧密的结合,因而其钳紧作用会逐渐地显示出来,反映在力学方面,使测得的结合强度明显提高.从断口上看,被适当氧化的断口上附着的白色陶瓷粒子比微氧化断口上附着的多得多,

通过各种试验,就ZrO₂热喷涂层的基体界面的后氧化对涂层结合强度的影响进行了考察,可得结论如下:

对于以钢为基体的热喷涂ZrO₂涂层,在无底层的情况下,喷涂过程中的氧化对涂层的结合强度有重要影响.在无氧化或微量氧化的条件下,可得到不高的基本结合强度;在一定的氧化程度下,随着氧化程度的发展,氧化对涂层的强化作用会逐渐增强;但若氧化程度超过一定的限制,其强化作用反会逐渐减小,甚至还会削弱原来的基本强度.后氧化对陶瓷热喷涂层结合强度:的影响,用化学后处理法强化ZrO₂涂层时,氧化程度对Zr强化Z效果也有明显影响,这体现在强化效果随Gel化温度不同而不同,在400~50C处理时,由于Gel化析出物质和氧化铁层都有良好的强化效果,可得较高的涂层结合强度:超过600`C,由于氧化严重,强度明显降低;700C时因氧化过度强度更低,断裂只在氧化铁中发生;如果Gel化处理不是在空气中而是在Ar气中进行,氧化的强化作用甚微。

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