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无论是(shi)生(sheng)活还是(shi)生(sheng)产，只要两(liang)个(ge)物体产生(sheng)接触且有(you)相对运动，“磨损”便难以避免，严重的(de)话甚(shen)至可以导致(zhi)各种材料及零部(bu)件失效。对了对抗磨损，提高使用性能及寿命，最(zui)佳(jia)的(de)解决方式就是增强产品(pin)的(de)表面性能。

一般情况下(xia)，表面(mian)性能(neng)可以使(shi)用(yong)材料(liao)表面(mian)工程和技术(shu)进(jin)行防护和改(gai)性，因此产品(pin)的表面防护处理成为了(le)当今各行业备受关注的(de)领(ling)域。其中，涂层(ceng)技(ji)术已(yi)经成为表(biao)面防(fang)护领域中最(zui)广泛(fan)应用的技(ji)术之一，它不(bu)仅根(gen)据不(bu)同(tong)(tong)材料(liao)所具(ju)有(you)的各(ge)项性能赋予产品(pin)表(biao)面各(ge)种功(gong)能，而且适用于不(bu)同(tong)(tong)形状的产品(pin)表(biao)面，操作也相当简单。

氧(yang)化铝作为涂层(ceng)材料的优势(shi)

涂层材料的选择有很多，不(bu)过当(dang)您的需求落在了“耐磨(mo)”上时，不得不说氧(yang)化铝(lv)（Al₂O₃）确实是个好(hao)选择。

作为(wei)最常见的(de)氧化物材料(liao)之一(yi)，氧化铝具(ju)备多种优良性(xing)能(neng)(neng)，包括良好的(de)机械性(xing)能(neng)(neng)、热性(xing)能(neng)(neng)、结构(gou)多样性(xing)等，使其在(zai)陶(tao)瓷涂层、催化载体、过滤膜等领域(yu)中(zhong)具(ju)有不错的(de)应(ying)用(yong)性(xing)和前景(jing)。氧化铝自(zi)身(shen)因为(wei)结晶方式(shi)的(de)不同生成不同种类的(de)结晶态，如α-Al₂O₃，β-Al₂O₃，γ-Al₂O₃，δ-Al₂O₃等(deng)，不同结(jie)晶形态的(de)(de)氧化(hua)铝产生(sheng)的(de)(de)性能各有特色。

氧化铝粉体(ti)

其中α-Al₂O₃由于自身具有(you)耐磨(mo)、热稳定性好、机械(xie)强度高、高透光率(lv)、抗腐蚀特点(dian)，所以(yi)以(yi)其为主要原料的(de)涂(tu)(tu)层被(bei)广泛(fan)应(ying)用(yong)于包装防护、电器产(chan)品、生(sheng)(sheng)物医学(xue)植入物、机械(xie)涂(tu)(tu)料等诸多行业，与工业生(sheng)(sheng)产(chan)及(ji)我们的(de)日常生(sheng)(sheng)活密切相关，到底它(ta)都出现在(zai)哪都有(you)些什么(me)形态，下面一起来看看。

氧化铝用于涂层(ceng)的形式

因(yin)α-Al₂O₃有相当(dang)高(gao)的(de)硬度，常(chang)被(bei)使用(yong)在抗刮耐磨的(de)涂层上。它的应用(yong)形(xing)式主(zhu)要分为(wei)两种，一是利用(yong)热喷(pen)涂直接(jie)喷(pen)覆氧化铝涂层(ceng)；二则采(cai)用湿(shi)式(shi)方式(shi)涂(tu)覆在待(dai)涂(tu)物表面。

1.热喷涂(tu)法

热(re)喷涂(tu)技术是指(zhi)利用某种热(re)源将粉(fen)状(zhuang)、丝状(zhuang)或(huo)棒状(zhuang)的金属(shu)或(huo)非金属(shu)涂(tu)层(ceng)材料加热(re)到熔融(rong)(rong)或(huo)半熔融(rong)(rong)状(zhuang)态，然后借助焰流本身的动力(li)或(huo)外加的高速气流将其雾化，并以一(yi)定的速度喷射(she)沉积到经过(guo)预处理的基体材料表面，与基体材料相结合。

不过利用热(re)喷涂技术(shu)涂覆涂层时，粉体的粒径与形状需(xu)要被控制。纳(na)米尺寸的粉体不能直接(jie)用喷涂，在使用前需将其处理为(wei)具(ju)有纳米结构(gou)特征的球(qiu)状微米尺寸(cun)粒子，以改善粒(li)子的流动性。当等离子喷涂时，熔(rong)化(hua)颗(ke)粒(li)经(jing)历撞(zhuang)击(ji)基材(cai)(cai)、展丌(ji)、平(ping)铺、凝固成准(zhun)圆小(xiao)薄片。熔(rong)融颗(ke)粒(li)的液滴在基材(cai)(cai)上撞(zhuang)击(ji)成盘(pan)状，具(ju)体(ti)形状由表面(mian)张力(li)、密度(du)、粘度(du)和(he)液滴的速度(du)决(jue)定。

处理(li)后的团(tuan)聚体粉末

不(bu)过由于喷涂过程(cheng)中(zhong)从碰(peng)撞到(dao)凝固的时间(jian)很短，熔化颗粒(li)无法达到(dao)前一个已铺开的小薄片边(bian)角处(chu)，因此涂层(ceng)中(zhong)必(bi)出现(xian)孔隙。在制备单一的氧化铝涂层喷涂层时，就容易(yi)导致得到的涂层组(zu)织较疏松，结合力(li)差。

研(yan)究表明，原始粉末颗粒(li)的大小对(dui)喷涂后涂层(ceng)的组织(zhi)结构(gou)有着不(bu)同的影响，原始(shi)粉料尺寸(cun)越细小，涂层(ceng)的最终(zhong)性能越优越。对(dui)涂层(ceng)进行x衍射分析，涂层都是由(you)α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃两相(xiang)组成，微(wei)观结构的不(bu)(bu)同在于原(yuan)始粉末尺寸不(bu)(bu)同和(he)(he)喷涂过程(cheng)中粒(li)子(zi)的熔融程(cheng)度(du)(du)不(bu)(bu)同。粒(li)子(zi)在撞击基材前的充分熔融和(he)(he)较高的颗(ke)粒(li)速(su)度(du)(du)，能使粒(li)子(zi)撞击时有很好的变形，并导(dao)致层(ceng)间的良好结合和(he)(he)低的气孔(kong)率。不(bu)(bu)同粒(li)径(jing)的粉末制得的涂层(ceng)可在一定程(cheng)度(du)(du)上(shang)说明，涂层(ceng)中γ-Al₂O₃相越多(duo)，则喷涂过程中(zhong)粉(fen)末的熔化就(jiu)越充分，所得到的涂层结构越致密。

另外在Al₂O₃粉木中添加一定(ding)量(liang)的TiO₂粉末(mo)也(ye)可改善涂(tu)层的综合性能(neng)。TiO₂的熔点为1840℃，Al₂O₃的熔(rong)点为2050℃，在喷(pen)涂(tu)时(shi)TiO₂的(de)熔(rong)化状态(tai)较好(hao)，粘结力强，在凝固时(shi)可粘结在Al₂O₃涂层粒子之间的(de)孔隙中，而(er)且与Al₂O₃存在成分扩散(san)，产(chan)生(sheng)固(gu)溶，从(cong)而显著提(ti)(ti)高(gao)了(le)涂层的(de)致(zhi)密程度和粘结强度，有利于耐蚀(shi)性及耐磨性的(de)提(ti)(ti)高(gao)。

2.湿式涂(tu)覆

氧化(hua)铝粉体(ti)由于具有(you)(you)高强(qiang)度、高硬度、抗(kang)磨损、耐磨损等(deng)优异的特性，在高分(fen)子基耐磨涂层(ceng)中具有(you)(you)特殊的用途，常被(bei)添加于各种水性(xing)油性(xing)涂料油漆(qi)中提(ti)高产品的综合(he)性能。如果(guo)既想(xiang)耐磨又要有透明或透光效果(guo)，则(ze)采用纳(na)米氧化(hua)铝较好。

比如说家居木(mu)地板的(de)耐磨层(ceng)，既要(yao)有(you)良好的(de)耐磨性能，又不能遮盖下方装饰(shi)(shi)层(ceng)的(de)花(hua)纹(wen)和(he)色彩，而且还要(yao)均匀而细密地附(fu)着在装饰(shi)(shi)层(ceng)表面，因此为(wei)了能最大限度(du)保(bao)证耐磨层(ceng)或耐磨纸色泽和(he)透明(ming)性，Al₂O₃耐磨粉(fen)不仅要细而且(qie)粒度分布(bu)还(hai)要足够集中。

但是(shi)要发挥氧化(hua)铝粉(fen)体(ti)，尤其是(shi)纳(na)米粉(fen)的优势(shi)，浆料的(de)分散性(xing)与沉(chen)降性都相当(dang)重(zhong)要，因此在使用(yong)前氧化(hua)铝粉体(ti)必须先经处理，避免(mian)超细Al₂O₃粒(li)子因特殊(shu)的(de)表(biao)(biao)面结构发(fa)生团聚(ju)(ju)并增强(qiang)其与高分子基体的(de)界(jie)面结合力(li)。目前为了保证超(chao)细组分的(de)分散(san)效果，主要(yao)有这两种方式：一是增大体系(xi)能量（主要(yao)体现(xian)在(zai)新增加(jia)的(de)表(biao)(biao)面能），如采用(yong)高速(su)搅拌机和超(chao)声波分散(san)仪(yi)等；二是降(jiang)低(di)界(jie)面的(de)表(biao)(biao)面能，即(ji)加(jia)入表(biao)(biao)面活性剂(ji)来达(da)到解(jie)聚(ju)(ju)目的(de)。

总结

作为一(yi)种具备良好的(de)耐磨(mo)损性能(neng)、较低的(de)摩擦系数(shu)、化学惰性和(he)(he)良好绝缘性能(neng)的(de)材(cai)料，氧化铝涂层利(li)用(yong)其(qi)优势已在多(duo)个领域得到(dao)应用(yong)，有效保(bao)护或强化着(zhe)(zhe)各(ge)种材(cai)料和(he)(he)零件(jian)表面。随着(zhe)(zhe)技术水平的(de)提高和(he)(he)应用(yong)范(fan)围的(de)扩(kuo)大，未来(lai)如何进一(yi)步改进氧化铝涂层性能(neng)以增(zeng)加其(qi)在不同环境下的(de)使(shi)用(yong)率将(jiang)成为发展的(de)重点。

资料(liao)来源：

热喷涂技术的发(fa)展和应(ying)用，张(zhang)祝喜，赵卫(wei)东，毕(bi)虎才。

纳(na)米结构Al₂O₃，TiO₂，SiO₂热喷涂粉(fen)末和涂层的研究，曾富。

氧(yang)化铝涂层的制备及研究(jiu)，蒲梦园。

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