表面陶瓷化——等离子喷涂和自蔓延高温合成

2018-08-03

等离子喷涂是在阴极和阳极之间产生直流电弧,电弧将工作气体电离成高温等离子体,形成的等离子体焰流将粉末熔化形成液滴,高速气流将液滴雾化后,将其喷射到基体表面形成涂层。等离子喷涂的优点在于其喷涂温度非常高,中心温度可达10 000 K 以上,可制备任何高熔点的陶瓷涂层,且涂层致密度良好,结合强度也非常高;其缺点则是喷涂效率较低,且设备昂贵,一次性投资成本较高。

自蔓延高温合成(SHS)是利用反应物之间高化学反应热的自传导作用来合成新材料的一种技术,它具有设备简单、工艺简洁、生产效率高、低能耗、无污染的优点,是一种非常适用于管道内壁防护的表面工程技术。通过SHS 制备的陶瓷内衬,具有结合强度高、硬度高、耐腐蚀等特性,可有效延长管道寿命。石油管道常用陶瓷内衬的主要成分为Fe+Al2O3,其过程是将氧化铁粉和铝粉在钢管内按比例均匀混合,之后在离心机上高速旋转,再通过电火花引燃,粉末在燃烧时发生置换反应,形成Fe+Al2O3 的熔融层,熔融层在离心力作用下分层,Fe 紧靠钢管内壁,Al2O3则远离管壁形成陶瓷内衬层。

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