[发明专利]一种稀土掺杂改性的氧化铝-氧化钛复合涂层及其制备方法

说明书

 技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种摩擦材料，尤其是涉及一种稀土掺杂改性的氧化铝-氧化钛复合涂层及其制备方法。

背景技术

随着高新技术的不断发展,工程机械、设备及构件的工作条件变得日益苛刻,陶瓷基涂层摩擦材料在很多领域得到应用,但是热喷涂方法制备的涂层存在较大的孔隙率，涂层较硬且脆。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术所存在的上述不足，提供一种稀土掺杂改性的氧化铝-氧化钛复合涂层，具有高致密性、高结合强度、高耐磨性。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种稀土掺杂改性的氧化铝-氧化钛复合涂层，各组成成分及其重量份如下：氧化铝78~90份、氧化钛 10~22份、氧化镧1~9份、氧化钐1~9份。氧化铝和氧化钛总共为100份。

所述氧化铝、氧化钛为100目~800目；

氧化镧和氧化钐为粉末，粒径为20~80μm,若粉末粒径小，则在喷涂时动量小，影响涂层的致密度和结合强度;若粉末粒径较大，影响不同组份间的复合，且在喷涂时可能会堵塞喷涂设备的送粉管。

纯的氧化铝脆性较大，通过和氧化钛的复合，可以提高材料的韧性，改善其脆性，然后在氧化铝-氧化钛的复合粉末中同时添加氧化镧和氧化钐，在等离子喷涂过程中，氧化镧和氧化钐发挥协同作用，可以促进复合物更好的液化，生成固溶体，对涂层的显微结构起到优化作用，降低涂层的孔隙率并减少涂层内孔边缘处的应力集中，使得陶瓷涂层的结合强度、耐磨性、显微硬度等性能有明显的改善。

上述稀土掺杂改性的氧化铝-氧化钛复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

（1）对金属基底材料进行表面处理，喷涂过渡层；

（2）按上述比例混合涂层材料；

（3）采用等离子喷涂的方法进行涂层制作； 

（4）对涂层进行热处理，在基底材料表面得到复合涂层。

稀土氧化物的结构主要与稀土元素的离子半径、价态和生成温度有关，其结构在一定温度条件下是可以相互转变，它们都具有较高的熔点，热稳定性好。本发明的涂层以氧化铝-氧化钛为骨架结构，加入稀土氧化物可以对涂层的显微结构起到优化作用，降低涂层的孔隙率并减少涂层内孔边缘处的应力集中，使得陶瓷涂层的结合强度、耐磨性、显微硬度等性能有明显的改善。

附图说明

图 1是参杂不同配比含量氧化镧和氧化钐的AT涂层截面形貌SEM照片: (a)对比例3：氧化镧10份，氧化钐0份；(b)实施例2：氧化镧9份，氧化钐1份；(c)氧化镧6份，氧化钐4份, (d)氧化镧4份，氧化钐6份, (e)实施例3：氧化镧1份，氧化钐9份, (f)对比例2：氧化镧0份，氧化钐10份。说明同时添加氧化镧和氧化钐比单独添加氧化镧或氧化钐更能降低涂层的孔隙率。

具体实施方式：

以下将结合实施例具体说明本发明的技术方案：

实施例1-5所采用的各组份的重量份以及所得涂层的性能考核见表1：

实施例1-5以及对比例所采用的制备方法如下：

（1）对基底材料进行表面处理，喷涂过渡层；

（2）将氧化铝、氧化钛、氧化镧、氧化钐、氧化铈按比例混合；

（3）采用等离子喷涂的方法进行涂层制作； 

（4）对涂层进行热处理，具体是在500℃下保温6小时，随炉降温。