等离子喷涂玄武岩涂层制备及其性能研究-材料学专业论文.docx

硕士研究生学位论文摘要I 硕士研究生学位论文 摘要 I 摘 要 许多陶瓷材料可以用于等离子热喷涂以形成耐磨、耐腐蚀涂层，也有关于矿物材料 如滑石、堇青石、莫来石等通过等离子喷涂形成具有特殊性能的非晶材料，但关于采用 天然玄武岩未主要原料进行喷涂的研究还很少见。本研究以玄武岩废料为主要原料采用 直接制粉和烧结制粉两种工艺制备了等离子喷涂材料，在金属表面制备等离子涂层。采 用颗粒形貌、颗粒分布、粉体流动性等指标评价了粉体性能。分析了粉体对涂层性能的 影响。利用光学显微镜、扫描电镜、X 射线衍射仪等观察了涂层组成、形貌和结构特征， 分析了涂层结构形成过程，研究了涂层结合强度、耐腐蚀性，并探讨了涂层与金属基体 结合机理及其腐蚀机理，探索在金属表面直接制备无机非金属涂层的新思路。 研究表明玄武岩粉末具有多棱状结构，粒度分布范围则比较宽, 流动性较差。经过烧 结粉制备的玄武岩粉体颗粒更趋于圆滑，粒度分布比较集中，流动性有一定改善，更符 合等离子喷涂对粉体流动性的要求。等离子喷涂过程中，烧结粉末颗粒熔化比较充分， 易形成光滑的涂层表面形貌。 未经烧结处理制备的喷涂材料为晶体结构，主要矿物成分为辉石和斜长石，次要矿 物为橄榄石、角闪石，其制备涂层组织结构以非晶态为主，含有少量晶体矿物，如磁铁 矿、透辉石、普通辉石、顽火辉石等。经过烧结、水冷处理制备的涂层材料，其结构主 要为非晶态结构，含有少量的晶体矿物，如钛铁矿、钙长石、钠长石、橄榄石等，其喷 涂获得的涂层组织结构以非晶态为主，少量晶体矿物为尖晶石、磁铁矿、刚玉等。 制备的等离子喷涂玄武岩涂层为典型的层状多孔结构，未烧结粉的玄武岩涂层存在 较多的熔化不充分的颗粒，涂层内部孔隙较多，且存在较多微裂纹。烧结粉玄武岩涂层 结构致密，气孔明显减少，微裂纹减少。涂层与基体主要以机械方式结合，结合界面有 孔隙、微裂纹等缺陷。 烧结制粉玄武岩涂层和未烧结粉玄武岩涂层与基体的平均结合强度分别为5.83MPa和 5.18MPa，粉体经烧结处理后制备的涂层与金属基体结合强度提高了12.5％。腐蚀性测试 结果表明，玄武岩涂层具有很好的耐腐蚀性，且耐碱腐蚀性优于耐酸腐蚀性。烧结制粉 玄武岩涂层耐腐蚀性好于直接制粉玄武岩涂层。 以玄武岩为喷涂材料，用等离子喷涂工艺可以制备耐腐蚀性良好非晶态无机非金属 涂层。 关键词:等离子喷涂；玄武岩；涂层结构 硕士研究生学位论文AbstractIII 硕士研究生学位论文 Abstract III Abstract Plasma spray was used to spray many ceramic materials in order to obtain wear-resisting anti-corrosive coating, some mineral material such as slippery rock, sumire aoishi and so on can also be sprayed which form the special physical property amorphous material, but at present the research about basalt spray are still rare. In this study，basalt waste was used as main raw material．Two kinds of plasma spraying powder were prepared, and was used to obtain the coating on the surface of metal.The performances of the powder were evaluated by the indexes, such as particle morphology, particle size distribution. The composition ,appearance and structure of basalt coating were studied by optical microscopy(OM) scan electron microscope(SEM) and X-ray diffraction(XRD) ，in order to analyzes the coating structure formation process．The adhesive strength and corrosion resistance of coatings were tested，and the bonding and