无论是生活还是生产(chan)，只要两个(ge)物(wu)体产(chan)生接触且有相对运动，“磨损”便难以避免(mian)，严(yan)重的话甚(shen)至可以导致各种(zhong)材料及(ji)零部件失效(xiao)。对了对抗磨损，提高使用性能及(ji)寿命，最佳的解决方式就是增强产品的表面(mian)性能。
一般情况下(xia)，表面性能可以使用材料表面工程(cheng)和技术进(jin)行防(fang)护和改性，因此(ci)产品的表(biao)面防护(hu)处理(li)成为(wei)了当(dang)今各行业备受关(guan)注的领域。其中，涂(tu)层技(ji)术已(yi)经成为表(biao)面(mian)防护(hu)领域中(zhong)最广泛(fan)应用的技术之一，它(ta)不(bu)仅根据(ju)不(bu)同(tong)(tong)材料(liao)所具(ju)有的各项性(xing)能(neng)(neng)赋予(yu)产(chan)(chan)品表(biao)面(mian)各种功能(neng)(neng)，而且适用于不(bu)同(tong)(tong)形状的产(chan)(chan)品表(biao)面(mian)，操(cao)作也相(xiang)当(dang)简单。
氧化(hua)铝作为涂层材料的优势
涂(tu)层材料(liao)的选择有很多，不(bu)过当您(nin)的需求落在(zai)了“耐磨(mo)”上时(shi)，不得(de)不说氧(yang)化铝(lv)（Al2O3）确(que)实是个好选(xuan)择。
作为最常见的(de)氧化物材料之一(yi)，氧化铝具(ju)备(bei)多种优良(liang)性(xing)能(neng)，包(bao)括良(liang)好的(de)机械性(xing)能(neng)、热性(xing)能(neng)、结构多样(yang)性(xing)等(deng)，使其(qi)在陶瓷涂层、催(cui)化载体、过滤膜等(deng)领(ling)域中(zhong)具(ju)有不(bu)错的(de)应用性(xing)和(he)前景。氧化铝自身(shen)因为结晶方式的(de)不(bu)同(tong)生成(cheng)不(bu)同(tong)种类的(de)结晶态，如α-Al2O3，β-Al2O3，γ-Al2O3，δ-Al2O3等，不同(tong)结晶形态的(de)氧化(hua)铝产生的(de)性能各(ge)有特色(se)。
氧化铝粉体
其(qi)中(zhong)α-Al2O3由于自(zi)身具有耐(nai)磨(mo)、热稳定性好、机械(xie)强度高、高透(tou)光率(lv)、抗腐蚀特点(dian)，所以以其(qi)为主要原料的涂(tu)层被广泛应用于包装防护、电器产品(pin)、生物医学植入物、机械(xie)涂(tu)料等诸多(duo)行业(ye)，与工(gong)业(ye)生产及(ji)我们的日常(chang)生活密(mi)切相关(guan)，到底它都(dou)出现在(zai)哪都(dou)有些什么形态，下面一起(qi)来(lai)看看。
氧化铝用于(yu)涂层的形式
因α-Al2O3有(you)相当(dang)高的硬度，常被使用在抗刮耐磨的涂层上。它的(de)应用形式主(zhu)要分(fen)为两种，一是利用热喷(pen)(pen)涂(tu)直(zhi)接(jie)喷(pen)(pen)覆(fu)氧化铝涂(tu)层；二则采用(yong)湿式(shi)(shi)方式(shi)(shi)涂(tu)覆在(zai)待涂(tu)物表面。
1.热喷涂法(fa)
热喷(pen)涂技术是指利用(yong)某种热源(yuan)将粉状、丝状或(huo)棒状的金属或(huo)非金属涂层材料(liao)加热到熔融(rong)或(huo)半熔融(rong)状态，然后(hou)借(jie)助焰流(liu)本(ben)身的动力或(huo)外加的高速(su)气流(liu)将其(qi)雾化，并以一定的速(su)度喷(pen)射沉积到经过预处理的基(ji)体材料(liao)表面，与基(ji)体材料(liao)相结合。
不过(guo)利用热喷涂技术涂覆(fu)涂层时，粉体的粒径(jing)与形(xing)状需要被控制。纳(na)米尺寸(cun)的粉体不能直接(jie)用喷涂，在使(shi)用前需将其(qi)处理为具有纳米(mi)结构特征的球状微(wei)米(mi)尺寸(cun)粒子(zi)，以改善粒子(zi)的(de)流动性。当等离(li)子(zi)喷涂时，熔化颗(ke)粒经(jing)历撞击基材、展丌、平铺、凝(ning)固(gu)成(cheng)准圆(yuan)小薄片(pian)。熔融颗(ke)粒的(de)液滴在基材上撞击成(cheng)盘状(zhuang)，具体(ti)(ti)形状(zhuang)由表面张力、密度、粘(zhan)度和(he)液滴的(de)速度决定。
处理后(hou)的团聚(ju)体粉末
不过由(you)于喷涂(tu)过程中(zhong)从碰撞到凝(ning)固(gu)的时(shi)间(jian)很短，熔化颗(ke)粒无法达到前一个已铺开的小(xiao)薄(bo)片边角处(chu)，因(yin)此(ci)涂(tu)层中必(bi)出(chu)现孔(kong)隙。在制备单(dan)一(yi)的氧化铝(lv)涂层(ceng)喷(pen)涂层(ceng)时，就容易(yi)导(dao)致得到的涂层组(zu)织较疏松，结合力差。
研(yan)究表明，原始粉末颗粒(li)的(de)大小(xiao)对喷涂后涂层的(de)组织结构有(you)着(zhe)不同(tong)的(de)影响，原始粉料尺寸(cun)越(yue)(yue)细小(xiao)，涂层的(de)最(zui)终性能越(yue)(yue)优越(yue)(yue)。对涂层进行(xing)x衍(yan)射分析，涂(tu)层都(dou)是(shi)由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成，微观结构的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)在(zai)于原始(shi)粉末尺寸不(bu)(bu)同(tong)(tong)和(he)喷涂过(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)粒(li)子(zi)的(de)(de)熔(rong)融(rong)程(cheng)(cheng)度不(bu)(bu)同(tong)(tong)。粒(li)子(zi)在(zai)撞(zhuang)击(ji)基材前的(de)(de)充分熔(rong)融(rong)和(he)较高的(de)(de)颗粒(li)速度，能(neng)使粒(li)子(zi)撞(zhuang)击(ji)时有很好的(de)(de)变(bian)形，并(bing)导致层间的(de)(de)良好结合(he)和(he)低的(de)(de)气孔(kong)率(lv)。不(bu)(bu)同(tong)(tong)粒(li)径的(de)(de)粉末制(zhi)得的(de)(de)涂层可在(zai)一定程(cheng)(cheng)度上说明，涂层中(zhong)γ-Al2O3相越(yue)多，则喷(pen)涂过程(cheng)中(zhong)粉末(mo)的熔化就越(yue)充分，所得到的涂层(ceng)结构(gou)越(yue)致密。
另外在Al2O3粉木中(zhong)添加一(yi)定量的TiO2粉(fen)末也可改善(shan)涂(tu)层的综合(he)性能(neng)。TiO2的(de)熔点为1840℃，Al2O3的熔点为2050℃，在喷涂(tu)时TiO2的熔化状(zhuang)态较好，粘结力强，在(zai)凝(ning)固(gu)时可(ke)粘结在(zai)Al2O3涂层粒子之间(jian)的(de)孔隙(xi)中，而且与Al2O3存(cun)在成(cheng)分扩散，产生固溶，从而(er)显著(zhu)提高(gao)了涂层的致密(mi)程度和粘结强度，有利(li)于耐蚀性(xing)及耐磨性(xing)的提高(gao)。
2.湿式涂覆(fu)
氧化铝粉(fen)体由于具有高强度(du)、高硬度(du)、抗磨损、耐(nai)磨损等优异的特性，在高分子(zi)基耐(nai)磨涂层中具有特殊的用(yong)途，常(chang)被添加于各种水性(xing)油性(xing)涂(tu)料油漆中提高产品(pin)的综合性能。如果既(ji)想耐磨又(you)要(yao)有透(tou)明或透(tou)光效果，则采用(yong)纳米(mi)氧化(hua)铝较好(hao)。
比如说家居木地板的(de)耐(nai)(nai)磨层(ceng)，既要有良好(hao)的(de)耐(nai)(nai)磨性(xing)能(neng)，又不能(neng)遮(zhe)盖下方(fang)装饰层(ceng)的(de)花纹和色彩(cai)，而(er)且还要均匀而(er)细密地附着(zhe)在装饰层(ceng)表面，因此为了能(neng)最大限度(du)保证耐(nai)(nai)磨层(ceng)或耐(nai)(nai)磨纸色泽和透明(ming)性(xing)，Al2O3耐(nai)磨(mo)粉不仅要细(xi)而且粒(li)度(du)分布还要足够集中。
但是要发挥氧化铝粉体(ti)，尤(you)其是纳米粉的优势(shi)，浆(jiang)料的(de)分散性与沉降性都相(xiang)当重要，因此在使用前氧化铝粉体必须先经处(chu)理，避免(mian)超细Al2O3粒子因特(te)殊的(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)结构发(fa)生团聚并增(zeng)强其与高分子基体(ti)的(de)界(jie)面(mian)结合力(li)。目前(qian)为了保证超(chao)细组分的(de)分散效果，主要有这(zhei)两(liang)种方式(shi)：一是增(zeng)大体(ti)系能量(liang)（主要体(ti)现在新增(zeng)加(jia)的(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)能），如采(cai)用高速搅拌机和超(chao)声波(bo)分散仪等；二是降低界(jie)面(mian)的(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)能，即(ji)加(jia)入表(biao)(biao)(biao)面(mian)活(huo)性剂来达到解聚目的(de)。
总(zong)结
作为一种具备良好(hao)的(de)(de)耐磨损性能、较(jiao)低(di)的(de)(de)摩擦系数(shu)、化(hua)学惰性和良好(hao)绝缘性能的(de)(de)材料，氧化(hua)铝涂层利(li)用(yong)其优(you)势已在(zai)多个领域得到(dao)应用(yong)，有效保护(hu)或(huo)强化(hua)着(zhe)各(ge)种材料和零(ling)件表面。随着(zhe)技术水平的(de)(de)提高和应用(yong)范围的(de)(de)扩大，未来如何进一步改进氧化(hua)铝涂层性能以增加其在(zai)不(bu)同(tong)环(huan)境下的(de)(de)使(shi)用(yong)率(lv)将(jiang)成为发展的(de)(de)重点。
资料来源(yuan)：
热喷(pen)涂技术(shu)的发展(zhan)和应(ying)用，张祝喜，赵卫东(dong)，毕虎才(cai)。
纳(na)米(mi)结构Al2O3，TiO2，SiO2热喷涂粉末和涂层(ceng)的研究，曾富。
氧化铝(lv)涂层的制备及研究，蒲(pu)梦园(yuan)。
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