亚微米粉末大气等离子喷涂制备低孔隙率陶瓷涂层工艺

需求的背景和应用场景

在航空、航天、汽车、电子等高科技及工业领域，高性能陶瓷涂层因其优异的耐高温、耐磨损、耐腐蚀等特性而得到广泛应用。然而，当前大气等离子喷涂技术制备的陶瓷涂层孔隙率普遍偏高，这直接影响了涂层的致密度、力学性能和使用寿命。特别是在极端环境下，如高速飞行器的热防护系统、汽车发动机的耐磨损部件以及电子设备的封装层等，对涂层的孔隙率有极为严格的要求。因此，为了解决现有技术中粉末粒径偏大、涂层孔隙率高的问题，亟需开发一种能够使用亚微米粉末进行大气等离子喷涂的新工艺，以降低涂层孔隙率，提升涂层性能，满足上述领域对高性能陶瓷涂层的迫切需求。

要解决的关键技术问题

1. 亚微米粉末的送粉技术：亚微米粉末由于其极小的粒径，容易产生团聚效应，导致普通送粉器难以稳定、均匀地输送粉末。因此，需要研发一种特殊的送粉装置或技术，能够有效分散并稳定输送亚微米粉末，确保喷涂过程中的粉末均匀分布。
2. 高功率等离子设备的开发：为了提高粉末的融化效率并保证涂层的均匀性，必须开发高功率的等离子喷涂设备。该设备需具备足够的能量密度，以确保亚微米粉末在喷涂过程中能够充分融化，同时又要精确控制喷涂温度，避免粉末过烧导致涂层发生相变，影响涂层的耐刻蚀性能。
3. 涂层孔隙率的控制技术：通过优化喷涂参数（如喷涂速度、温度、粉末流量等），结合亚微米粉末的特性，研究并建立一套有效的涂层孔隙率控制技术。该技术应能够显著降低涂层中的孔隙数量，提高涂层的致密度和整体性能。

效果要求

• 技术创新性：所开发的亚微米粉末大气等离子喷涂工艺应具有明显的创新性，能够突破现有技术的局限，实现亚微米粉末的稳定送粉和高效喷涂。
• 涂层性能提升：通过该工艺制备的陶瓷涂层应具有更低的孔隙率、更高的致密度和更优的力学性能，满足航空、航天、汽车、电子等领域对高性能涂层的严格要求。
• 竞争优势：相比现有技术，该工艺应能够显著降低生产成本，提高生产效率，为合作企业带来显著的经济效益和市场竞争优势。
• 广泛应用前景：由于该工艺能够显著提升陶瓷涂层的性能，因此具有广泛的应用前景，可推广至多个高科技及工业领域，为相关行业的创新发展提供有力支持。