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引言
早在二十世纪，美国就开始了对陶瓷涂层的研究与应用，到二十一世纪，金属陶瓷涂层已经成为推动市场经济发展的重要因素，被广泛应用于社会生产生活等领域。例如日常生活常常见到的锅盆、机械制造业涉及的工具材料等都会涉及到陶瓷涂层，这种涂层增强了镁铝质金属物品的性能优势，使其能够发挥出更好的使用效果。但是社会上很多人不够了解镁铝质陶瓷涂层，甚至对其有误解，本文就针对镁铝质陶瓷涂层展开相关论述与研究。
一、镁铝质陶瓷涂层相关概论
（一）镁铝质陶瓷涂层的定义
镁铝质陶瓷涂层指同时含有美铝元素的物品表面的陶瓷喷涂层，是物品表面所覆盖的无机保护层与保护膜的统称。镁铝质陶瓷涂层的主要成分是氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化钛等，可以影响到基体材料表面的形状、结构及其内部化学组成，使基体材料呈现出与众不同的特点与性能，有助于改善基体材料的耐磨，耐腐蚀，防粘，高硬度，耐高温，绝缘等性能。
（二）镁铝质陶瓷涂层的研究意义
镁铝质陶瓷涂层相较于其他金属涂层来说，实现了金属材料与陶瓷材料的优势结合，不仅具有较强的耐热、耐磨、耐腐蚀、抗压等性能，制造成本也低于金属涂层的制备。高性能、低成本的特点实现了资源的最大化和最优化利用，这种涂层制备技术的创新与优化也受到了业内的广泛关注。因此研究镁铝陶瓷涂层的制备工艺与性能具有一定的理论意义和现实意义。
（三）镁铝陶瓷涂层特点
镁、铝等作为自然界中的金属元素，其分布和应用范围十分广泛，虽然纯镁或者纯铝的金属材料的应用较少，但是相关的镁铝合金却因为良好的导电性、导热性、稳定性、环保性等特性受到了社会的重视。但是此类材料的耐磨损性能较差，在恶劣环境下极易受到破坏。镁铝质陶瓷涂层是一种复合型材料，既包括镁铝材料的优点，也包括陶瓷材料的优点，属于二者的有机结合。
二、镁铝质陶瓷涂层的制备工艺
（一）热喷涂制备工艺
热喷涂技术指的是利用高温热源，使材料由固体状态或者粉末状态转变为熔化或者半熔化状态，然后再喷涂到基体表面，待其固化后就形成相应的涂层。在实际应用中，通常采用的是火焰喷涂技术、等离子喷涂技术以及电弧喷涂技术。这种制备工艺的涂层材料、涂层厚度等不会受到限制，基体材料不易受到损害，操作方便，稳定性较好，涂层制备效率较高。但是容易受到环境影响，涂层材料的利用率不高，这在一定程度上限制了镁铝质陶瓷涂层的使用效果。
（二）气相沉积制备工艺
物理气相沉积法是指在真空的环境子下，采用物理方式将非气体材料进行气化，然后再在基体材料表面沉积成膜的涂层制备技术。该技术主要有真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀、离子镀膜，及分子束外延等方法。到今天为止，物理气相沉积工艺不仅可沉积金属膜、合金膜，还能够沉积化合物、陶瓷、半导体、聚合物膜等。
化学气相沉积法是指将含有不同元素的涂层材料以及基体物品放入反应室，利用元素化学反应才使涂层材料在基体物品上沉积成膜的技术。该技术为镁铝质陶瓷涂层的制备提供了新的发展方向。
（三）阳极氧化制备工艺
阳极氧化法是较为常见的电化学氧化的金属处理技术，指的是将镁铝等作为电解液中的阳极来反应成膜。通过这种电极反应技术来制备的镁铝质陶瓷涂层虽然力学性能和绝缘性能比较好，但是制备工艺较为复杂，具有耗时长、成本高等缺点，要想得到广泛应用，还需要进一步研究和发展。
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（四）等离子微弧氧化制备工艺
该技术与阳极氧化法不同，是一种原位氧化技术，利用弧光放电催生和强化反映。操作工艺相比较阳极氧化来说更为简单，制备效率更高，又能够保证镁铝质陶瓷涂层的优异性能。主要限制就是当材料中硅元素含量高于10%的时候，该技术的利用会受到限制。
（五）激光熔覆制备工艺
激光熔覆技术指的是通过材料预置方法，在基体材料表面放置上相应的陶瓷涂层材料，再通过激光作用是陶瓷涂层材料与基体材料表面发生熔化与融合，然后固化成膜的制备工艺。该制备工艺对于改善基体材料表面的耐磨损、耐腐蚀、耐热、抗压、抗氧化等性能十分有效。
（六）热化学反应制备工艺
首先需要制备陶瓷涂层浆料，并将其涂覆在基体材料表面上，待其完全干燥后，再将其加热至高温热固化，在此期间，陶瓷涂层材料与基体材料表面必定会发生热化学反应，从而形成镁铝质陶瓷涂层。在制备之前需要注意对基体材料表面进行预处理，在制备过程中，要注意升温速度不宜过快。这种方式制备的镁铝质陶瓷涂层的附着力更强，质量、性能等更优。
三、镁铝质陶瓷涂层的性能研究
为了增强性能研究的可靠性和针对性，本研究选择SiO2、MgO、Al2O3为陶瓷骨料、AlPO4为胶粘剂。制备好镁铝质陶瓷涂层之后，将其涂到1Cr18Ni9上，再加热至固化，将其作为研究式样并对其具体性能进行试验测试。具体研究结果如下：
（一）抗热震性研究
将温度设置为400℃来对式样进行热处理，半小时后进行水淬,反复进行此操作，发现10次之后镁铝质陶涂层才完全脱落。测试结果表明,镁铝质陶瓷涂层可以承受400℃以下的温度，具有一定的粘结强度和表面强度，在该温度范围内，不会担心会受到损害。
（二）耐腐蚀性能研究
1.浸泡试验及研究结果
将试样放入浓度为10%氢氧化钠、10%稀硫酸、5%氯化钠中浸泡，期间需要控制其他环境因素、时间因素相同，然后对比无陶瓷涂层基体与有陶瓷涂层试样在相同条件下被腐蚀的情况。
研究结果清楚表明，在相同时间内有陶瓷涂层试样在碱性溶液中的损失量比无陶瓷涂层基体的损失量要少的多。但是在酸性溶液中, 无陶瓷涂层的基体与有陶瓷涂层的试样的耐酸性能都不是太好。这个原因主要是因为，镁铝陶瓷涂层中含有一定量的MgO，该物质具有强碱性,容易与硫酸等酸性溶液发生化学反应，从而使材料发生腐蚀；而Al2O3属于中性氧化物,可以与磷酸和硫酸发生化学反映， 因此影响到了镁铝质陶瓷涂层的耐酸性能。
观察有陶瓷涂层的试样和无陶瓷涂层的基体在浓度为3.5%的NaCl溶液中的腐蚀速率可以发现,在相同时间条件下，有陶瓷涂层的试样比无陶瓷涂层的基体的损失量要少，这就说明镁铝质陶瓷涂层的耐盐腐蚀性能更好。
2. 盐雾试验及研究结果
将有陶瓷涂层的试样与无陶瓷涂层的基体放入盐雾试验机内,将3.5%的氯化钠溶液从入口倒入试验机内，每隔8h测一次, 反复做48h，在规定时间内喷雾不可以停。结果发现，有陶瓷涂层的试样在盐雾实验中的损失量比无陶瓷基体的损失量要少得多, 这说明镁铝质陶瓷涂层的耐蚀性更好。
结语
综上所述，镁铝质陶瓷涂层的制备工艺有很多种，在选择制备工艺时，要考虑到环境条件、材料特点、操作水平以及成本控制能。另外，镁铝质陶瓷涂层具有良好的耐碱性和耐盐性，但是耐酸性还有待改进。
参考文献
[1]丁杰. LY12铝合金表面陶瓷涂层的制备与耐蚀性能的研究[D].北京化工大学,2017.
[2]刘瑞娟,谢玉彬.镁铝质陶瓷涂层制备工艺与性能研究[J].科技资讯,2017(01):92.
论文作者:沈伦权
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/19
标签：涂层论文; 陶瓷论文; 基体论文; 材料论文; 性能论文; 工艺论文; 试样论文; 《中国西部科技》2019年第11期论文;