抗刮耐磨的氧化铝涂层炼成过程 - 技术科普 - 新闻动态

抗刮耐磨的氧化鋁涂層煉成過程

日期：2022-06-02 瀏覽次數：次

無論是生活還是生產，只要兩個物體產生接觸且有相對運動，“磨損”便難以避免，嚴重的話甚至可以導致各種材料及零部件失效。對了對抗磨損，提高使用性能及壽命，最佳的解決方式就是增強產品的表面性能。

一般情況下，表面性能可以使用材料表面工程和技術進行防護和改性，因此產品的表面防護處理成為了當今各行業備受關注的領域。其中，涂層技術已經成為表面防護領域中最廣泛應用的技術之一，它不僅根據不同材料所具有的各項性能賦予產品表面各種功能，而且適用于不同形狀的產品表面，操作也相當簡單。

氧化鋁作為涂層材料的優勢

涂層材料的選擇有很多，不過當您的需求落在了“耐磨”上時，不得不說氧化鋁（Al₂O₃）確實是個好選擇。

作為最常見的氧化物材料之一，氧化鋁具備多種優良性能，包括良好的機械性能、熱性能、結構多樣性等，使其在陶瓷涂層、催化載體、過濾膜等領域中具有不錯的應用性和前景。氧化鋁自身因為結晶方式的不同生成不同種類的結晶態，如α-Al₂O₃，β-Al₂O₃，γ-Al₂O₃，δ-Al₂O₃等，不同結晶形態的氧化鋁產生的性能各有特色。

抗刮耐磨的氧化鋁涂層煉成過程

氧化鋁粉體

其中α-Al₂O₃由于自身具有耐磨、熱穩定性好、機械強度高、高透光率、抗腐蝕特點，所以以其為主要原料的涂層被廣泛應用于包裝防護、電器產品、生物醫學植入物、機械涂料等諸多行業，與工業生產及我們的日常生活密切相關，到底它都出現在哪都有些什么形態，下面一起來看看。

氧化鋁用于涂層的形式

因α-Al₂O₃有相當高的硬度，常被使用在抗刮耐磨的涂層上。它的應用形式主要分為兩種，一是利用熱噴涂直接噴覆氧化鋁涂層；二則采用濕式方式涂覆在待涂物表面。

1.熱噴涂法

熱噴涂技術是指利用某種熱源將粉狀、絲狀或棒狀的金屬或非金屬涂層材料加熱到熔融或半熔融狀態，然后借助焰流本身的動力或外加的高速氣流將其霧化，并以一定的速度噴射沉積到經過預處理的基體材料表面，與基體材料相結合。

不過利用熱噴涂技術涂覆涂層時，粉體的粒徑與形狀需要被控制。納米尺寸的粉體不能直接用噴涂，在使用前需將其處理為具有納米結構特征的球狀微米尺寸粒子，以改善粒子的流動性。當等離子噴涂時，熔化顆粒經歷撞擊基材、展丌、平鋪、凝固成準圓小薄片。熔融顆粒的液滴在基材上撞擊成盤狀，具體形狀由表面張力、密度、粘度和液滴的速度決定。

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處理后的團聚體粉末

不過由于噴涂過程中從碰撞到凝固的時間很短，熔化顆粒無法達到前一個已鋪開的小薄片邊角處，因此涂層中必出現孔隙。在制備單一的氧化鋁涂層噴涂層時，就容易導致得到的涂層組織較疏松，結合力差。

研究表明，原始粉末顆粒的大小對噴涂后涂層的組織結構有著不同的影響，原始粉料尺寸越細小，涂層的最終性能越優越。對涂層進行x衍射分析，涂層都是由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃兩相組成，微觀結構的不同在于原始粉末尺寸不同和噴涂過程中粒子的熔融程度不同。粒子在撞擊基材前的充分熔融和較高的顆粒速度，能使粒子撞擊時有很好的變形，并導致層間的良好結合和低的氣孔率。不同粒徑的粉末制得的涂層可在一定程度上說明，涂層中γ-Al₂O₃相越多，則噴涂過程中粉末的熔化就越充分，所得到的涂層結構越致密。

另外在Al₂O₃粉木中添加一定量的TiO₂粉末也可改善涂層的綜合性能。TiO₂的熔點為1840℃，Al₂O₃的熔點為2050℃，在噴涂時TiO₂的熔化狀態較好，粘結力強，在凝固時可粘結在Al₂O₃涂層粒子之間的孔隙中，而且與Al₂O₃存在成分擴散，產生固溶，從而顯著提高了涂層的致密程度和粘結強度，有利于耐蝕性及耐磨性的提高。

抗刮耐磨的氧化鋁涂層煉成過程

2.濕式涂覆

氧化鋁粉體由于具有高強度、高硬度、抗磨損、耐磨損等優異的特性，在高分子基耐磨涂層中具有特殊的用途，常被添加于各種水性油性涂料油漆中提高產品的綜合性能。如果既想耐磨又要有透明或透光效果，則采用納米氧化鋁較好。

比如說家居木地板的耐磨層，既要有良好的耐磨性能，又不能遮蓋下方裝飾層的花紋和色彩，而且還要均勻而細密地附著在裝飾層表面，因此為了能最大限度保證耐磨層或耐磨紙色澤和透明性，Al₂O₃耐磨粉不僅要細而且粒度分布還要足夠集中。

抗刮耐磨的氧化鋁涂層煉成過程

但是要發揮氧化鋁粉體，尤其是納米粉的優勢，漿料的分散性與沉降性都相當重要，因此在使用前氧化鋁粉體必須先經處理，避免超細Al₂O₃粒子因特殊的表面結構發生團聚并增強其與高分子基體的界面結合力。目前為了保證超細組分的分散效果，主要有這兩種方式：一是增大體系能量（主要體現在新增加的表面能），如采用高速攪拌機和超聲波分散儀等；二是降低界面的表面能，即加入表面活性劑來達到解聚目的。