氧化镧对纳米Al2O3-13TiO2等离子喷涂层的摩擦磨损性能影响

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The Influence of L O on Friction and W ear Properties of NanoAl2 o3-1 3 Tio2 Coating by Plasma SprayingW ang Yanyan Du Sanming · Xiao Hongbin Zhang Yongzhen(1School of Materials Science and Engineering，Henan University of Science and Technology，Luoyang Henma 471003，China；2.Key Laboratory for Materials Tribology of Henan Province，Luoyang Henan 471003，China)Abstract：The nano-ceramic coating was prepared by plasma spraying of nano A12 O3·1 3% TiO2 powders with a smalamount of La2 O3.The friction properties were tested on the MMS-1 G high-speed friction and wear tester，and the morphologY after wear was observed by scanning electron microscopy.The results show that the coatings with 1% La2 O3 have a lowerporosity，and a higher adhesive strength.During the high-speed friction and wear test，lanthanum oxide can reduce the fric-tion coeficient and wen[rate，and the nano coatings with 1% La2O3 have excellent friction and wear properties.Wear iscaused by coating spalling due to micro-crack expanding，the characteristic of adhesive wear is outstanding。

Keywords：plasma spraying；nano coating；friction coeficient；wear rate纳米材料以其超常规的力学、电学、光学和磁学等性能，引起人们广泛的关注。纳米陶瓷更是因其优异的强度、韧性、抗氧化性、耐腐蚀和与金属类似的超塑性，展现出诱人的应用前景。研究表明，利用磁控溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、电沉积、溶胶-凝胶法、热喷涂等处理技术制备具有纳米结构涂层可以达到改善表面性能的目的 。与其他技术相比，热喷涂技术制备纳米涂层具有工艺简单、涂层和基体的选择范围广、涂层厚度变化范围大、沉积效率高且易形成复合涂层等优点，以等离子体作为热源的等离子喷涂是制备陶瓷涂层的最佳工艺。

基金项目：国家自然科学基金项 目 (U1034002)；河南侍育厅自然科学研究项目 (201IA430012)。

收稿 日期：2013-01-28作者简介：王延彦 (1986-)，男，硕士研究生，主要从事材料干摩擦学及表面技术研究.E-mail：lovingwyy###163.com。

稀土材料在铸造、焊接、电镀，喷涂、喷焊、激光表面改性等方面有大量的应用实例，稀土元素的添加可以改善材料的强度、韧性、塑性、耐蚀性、耐磨性等性能 。有研究表明，稀土氧化物可作为高温高速条件下的自润滑材料，具有比较高的强度和良好的摩擦磨损性能 。本文作者研究了稀土氧化物在等离子热喷涂中的应用，并对涂层摩擦磨损性能进行了讨论。

1 试验材料与方法1.1 涂层试样的制备涂层和底层的制备采用 ZB.80型等离子喷涂机，喷枪为仿制 F4的 ZB-80Q喷枪。底层材料为镍包覆铝复合粉末，纳米涂层材料为上海大豪纳米材料喷涂有限公司生产的团聚纳米 A1 03-13TiO：粉末 (以下简称 NAT)，粒径为40～75 m。微米 A1 0s-13%TiO2粉末 (以下简称 AT)，粒径分布于20～60 m；润滑与密封 第 38卷米Al 03-13TiO：涂层具有最小的孔隙率及较高的抗拉结合强度，性能优良。

(2)陶瓷涂层中添加 La O 减摩耐磨效果明显，纳米Al：03-13TiO 中添加1% La：O，得到的涂层具有较低的摩擦因数及磨损率，减摩耐磨效果明显。

(3)添加 1% La：O 的纳米A1 03-13TiO2涂层黏着磨损显著，磨损是由涂层微裂纹扩展导致的涂层剥落引起的。