YSZ涂层的电泳沉积制备工艺研究

摘要

合金材料拥有优良的塑性、耐腐蚀性和加工延展性等优点，被广泛应用于航空航天、原子能、医学与化工领域。然而由于合金材料在使用过程中会发生磨损和腐蚀失效，导致其寿命周期降低和零件可靠性下降，而相关研究发现对合金采用表面强化技术处理可以有效解决此类问题。
　　本文采用电泳沉积法在片状和管状金属样品表面制备氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）涂层，在片状样品上通过设计正交试验，利用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、和 X射线衍射分析（XRD）对涂层的表面和截面的微观形貌与成分进行了表征，并采用探针轮廓仪和微米划痕仪对涂层厚度和结合力进行测试，探索了沉积电压、沉积时间、极间距和热处理时间对 YSZ涂层形貌和性能的影响。并根据其结果设计了管状样品电泳沉积实验，最终在管状样品内壁制备出均匀致密的涂层。
　　研究结果表明，沉积时间小于4min，沉积电压低于120V时，可在片状样品表面制备出均匀致密的YSZ涂层，其厚度约为10～50μm，涂层厚度随极间距的增加而减小，随着沉积电压及沉积时间的增大而增加，但在微观形貌下，较长时间电泳沉积涂层的表面出现了微裂纹；涂层与基体的结合力，随沉积电压的增大而增加，但随着沉积时间的增大呈现先增大后减小的趋势，随着极间距的增加呈现先减小后增大的趋势，各因素对结合力的影响主次顺序为：沉积电压＞沉积时间＞极间距。改进了溶液流速和沉积方式后，可在管状样品内壁制备出均匀致密且覆盖完整的的YSZ涂层，但由于溶液的冲刷作用导致其结合力略有下降。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 陶瓷涂层分类

1.3 陶瓷涂层的制备工艺

1.4 电泳沉积的机理及发展

1.5 本论文的研究内容及意义

2 实验内容及表征方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 实验过程

2.4 微观分析和性能测试

2.5 本章小结

3 片状样品电泳沉积制备YSZ涂层

3.1 宏观形貌

3.2 X射线衍射分析

3.3 显微结构分析

3.4 电泳沉积工艺对电流的影响

3.5 电泳沉积工艺对涂层厚度的影响

3.6 电泳沉积工艺对结合力的影响

3.7 热处理时间对涂层的影响

3.8 本章小结

4 管状样品电泳沉积制备YSZ涂层

4.1 溶液流速和沉积方式对涂层的影响

4.2 涂层显微结构分析

4.3 电泳沉积工艺对涂层厚度的影响

4.4 管状样品涂层与基体的结合力

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢