氟锆酸钾添加浓度对铝基PEO涂层热物理性能的影响

摘要

为了研究氟锆酸钾(K_(2)ZrF_(6))添加对铝基PEO涂层热物理性能的影响。在硅酸盐-氢氧化钠电解液体系下,通过掺杂不同浓度的氟锆酸钾(0,0.5,1.5和3 g/L),使用等离子体电解氧化技术(PEO)在纯铝基体表面制备得到了氧化铝-氧化锆复合陶瓷涂层。采用DSC以及LFA对涂层的热物理性能(比热容、热导率)进行了表征,并通过SEM、XRD、EDS等测试手段分析不同添加浓度下铝基PEO陶瓷涂层的显微形貌以及相结构组成,对其变化趋势及对热物理性能的影响机理进行讨论与分析。结果表明:氟锆酸钾掺杂后,涂层相结构主要由α-Al_(2)O_(3)、γ-Al_(2)O_(3)、莫来石与t-ZrO_(2)组成;随着添加浓度的增加,陶瓷涂层的生长速率不断提高、内部的微孔数量增多、氧化锆含量持续上升,涂层密度先下降后增加,涂层表面出现局部放电现象;锆元素掺杂后涂层比热容呈现出波动下降趋势,热导率数值显著降低,当氟锆酸钾添加浓度为1 g/L时,涂层的热导率最低,为0.148 W/(m·K),较添加前降低了72.5%。对于纯铝基体,在硅酸盐体系电解液引入氟锆酸钾成分可以有效降低涂层的热导率,提高涂层的隔热性能。