陶瓷-PEEK树脂复合涂层的制备与性能研究

作     者：关少康 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董艳春

授予年度：2017年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：等离子喷涂 陶瓷 PEEK 磨损 腐蚀 

摘      要：本文利用喷雾造粒法将亚微米AlO、超细TiH和Ni粉分别与PEEK(聚醚醚酮)粉末混合制备复合粉(后两种复合粉与Ti粉按一定比例混合),通过等离子喷涂制备AlO-PEEK、TiN-PEEK和TiN-Ni-PEEK三种复合涂层。用SEM和XRD对复合粉及涂层的形貌、物相等进行分析,测试了复合涂层的耐磨性能及耐腐蚀性能,并分别于AlO涂层和TiN涂层进行对比,结果表明:(1)通过喷雾造粒法可以制得球形或椭球形的复合粉,PEEK可以完全包覆在复合粉中,适于作为等离子喷涂的喂料。(2)通过等离子喷涂包覆PEEK的复合粉,PEEK可以保存到复合涂层中。在磨损过程中,PEEK可以起到润滑作用,AlO-PEEK复合涂层的摩擦系数低于AlO陶瓷,摩擦磨损更稳定,耐磨性更高;复合陶瓷涂层具有更高的自腐蚀电位和低的电流密度。(3)喷涂TiH包覆PEEK制备的TiN-PEEK复合涂层中含有部分TiO相。其中以21 kW功率喷涂的复合涂层微观缺陷较少,组织最致密。在相同载荷下,复合涂层的摩擦系数比TiN涂层低,其中以21 kW功率的复合涂层最低而且磨损更稳定。(4)Ti-Ni/PEEK复合涂层中由于Ni和PEEK的加入,涂层的硬度值降低,韧性升高。在30 N载荷条件下,TiN-Ni-PEEK复合涂层的磨损失效机制主要为疲劳磨损和轻微的磨粒磨损。在40 N载荷下,涂层的磨损失效机制均为疲劳磨损。相对于TiN涂层,TiN-Ni-PEEK复合涂层具有更高的耐腐蚀性。(5)在磨损过程中,随着载荷的增加,各涂层的摩擦系数都有所降低,磨损量有所增大,但耐腐蚀性能提高。适量PEEK的加入,提升涂层的综合性能。