陶瓷-PEEK树脂复合涂层的制备与性能研究

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1、分类号：TG174密级：UDC：620编号：201421802011河北工业大学硕士学位论文陶瓷-PEEK树脂复合涂层的制备与性能研究论文作者：关少康学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料学指导教师：董艳春职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsScienceRESEARCHONPREPARATIONANDPROPERTIESOFCERAMIC-PEEKCOM-POSITECOATINGbyGuanShaokangSupervisor:Pro

2、f.DongYanchunMay2017摘要本文利用喷雾造粒法将亚微米Al2O3、超细TiH2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Al2O3-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Al2O3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，PE

3、EK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，Al2O3-PEEK复合涂层的摩擦系数低于Al2O3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TiH2包覆PEEK制备的TiN-PEEK复合涂层中含有部分Ti3O相。其中以21kW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21kW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30N载荷条件下，TiN-Ni-PEEK复合涂层的磨

4、损失效机制主要为疲劳磨损和轻微的磨粒磨损。在40N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。关键词：等离子喷涂陶瓷PEEK磨损腐蚀IABSTACTInthispaper,sub-micrometerAl2O3,ultrafineTiH2andNipowdersweremixedwithPEEK(poly-ether-ether-ketone)powderstoprepare

5、coatedcompositepowderbyspraydrying,thenthelattertwokindsofcoatedcompositepowdermixedwithTipowders,re-spectively,invaryingproportions.Al2O3-PEEK,TiN-PEEKandTiN-Ni-PEEKcompositecoatingswerefabricatedbyplasmasprayingthosecompositepowders.Themorphologyandphaseofcompositepowdersandcoatingswerea

6、nalyzed.WearandcorrosionresistanceofcompositecoatingswithPEEKadditionwererespectivelytestedandcomparedwithpureAl2O3orTiNcoatings,respectively.Studyresultsshowedthat:(1)Theinerraticsphericalandellipsoidalcompositepowderswerepreparedbyspraydrying,inwhichmostPEEKwascoatedbyothersmallersizepow

7、ders.Thecompositepowdersweresuitableforplasmaspraying.(2)Byplasmaspraying,thefullycoatedPEEKcanbestoredinthecompositecoating.ThePEEKphaseinAl2O3ceramiccoatingsplayedlubricationrole.ComparedwiththeAl2O3coating,thefrictioncoefficientoftheAl2O3-PEEKcompositecoati