LSGM基固体氧化物燃料电池的热喷涂工艺制备调控

1．1热喷涂技术原理

    热喷涂技术是基于软化颗粒撞击基体获得涂层的思想，利用热源将喷涂材料加热到熔化或半熔化状态，并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的一种表面改性方法。基于热喷涂技术对基体进行表面改性后，赋予涂层特殊性能或功能．如耐高温、耐腐蚀、耐磨损、抗氧化以及特殊的力学、电学和光学性能等。热喷涂形成涂层的过程大致可分为四个阶段，即喷涂材料加热阶段、雾化阶段、飞行阶段、撞击沉积阶段。

    (1)加热熔化：阶段喷涂材料送进热源高温区后，在高温下被加热至熔化或是半熔化阶段。

    (2)雾化阶段：加热温度超过喷涂材料的熔点后，形成液滴，在高速气流中．液滴雾化破碎并加速飞行速度。

    (3)飞行阶段：熔化或是半熔化状态的颗粒在喷嘴内被加速，离开喷嘴后高速飞行。飞行速度随飞行距离的增加而减速。

    (4)撞击沉积阶段：具有一定温度和速度的喷涂粒子在接触基体材料的瞬间，以一定的动能冲击基体材料表面，对基体进行高速碰撞，颗粒的动能转化为热能，喷涂材料发生变形，高速粒子束不断地撞击，并附着于凹凸不平的基体表面上．如此进行基体表面颗粒不断相互堆叠最终沉积形成涂层。

    热喷涂技术原理以及涂层的形成过程如图卜I和图卜2所示。1．2热喷涂技术的发展

    世界卜第一台热喷涂装置是由瑞士科学家Schoop于20世纪初发明，该装置的研发主要受启发于孩子们用福洛拜枪射击时铅弹在墙上形成溅射的现象。当时研发的设备主要用于制备低熔点金属涂层．并在德国和瑞士申请了两个有关“致密金属涂层”的专利。而后科学家不断地对装置进行改进，相继发明了火焰喷涂技术、电弧喷涂技术，用于钢铁结构件表面防腐涂层的制备，将热喷涂技术真正用于实际生产当中。随着热喷涂技术的大量应用．其需求越来越高．低熔点的金属涂层已不能满足要求。由于陶瓷材料本身具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损以及化学稳定性高的优点。因此．将陶瓷材料用于热喷涂将会大大拓宽热喷涂技术的应用领域。然而，基于当时的喷涂设备，高熔点的陶瓷材料难以制备。

    直到20世纪50年代后期．美国联合碳化物公司发明燃气重复爆炸喷涂技术，实现了高质量碳化物涂层的制备。此后，美国Plasmadyne公司和Metco公司相继成功研发出等离子喷涂设备、T艺成套技术．该技术的出现有效解决了高熔点陶瓷材料以及难熔金属材料的喷涂技术问题．大幅度提高了涂层的质量．使得热喷涂技术迈向了高速、高质量发展的道路。20世纪70年代以来．低压等离子喷涂技术、高速火焰喷涂技术、高能等离子喷涂技术、高速电弧喷涂技术等形成了较为完整的热喷涂技术体系。另外，俄罗斯科学家发明的冷气动力喷涂(冷喷涂)技术以及日本科学家开发的真空冷喷涂技术将热喷涂技术由“热”进一步拓展到“冷”，粒子速度大幅提高，制备温度大幅度降低，进一步丰富了现代热喷涂技术的含义。现代热喷涂从喷涂材料制备、喷涂设备操作、喷涂工艺调控到涂层性能检测均已经实现系列化和标准化。热喷涂技术已经成为现代制造领域不可或缺的技术之一。    、

    我国热喷涂的发展始于20世纪50年代．首先由科研院所和大学介人．率先对火焰喷涂和电弧喷涂技术进行研究．并引进和研发相关设备。与此同时．国内也相继出现了一些专业化的喷涂厂．主要承接零件的修复和大型结构件的长效防护。例如，20世纪50年代初，采用火焰喷涂技术，对隶属于淮南电厂的240多座高压输电铁塔进行喷锌保护，该丁程是国内热喷涂早期应用的典型。20世纪70年代后期，国际上等离子喷涂技术快速发展．与此同时，我国也先后研制了一系列等离子喷涂设备，如DP一50、GP一80以及APS一2000等离子设备．推动了我国热喷涂行业的发展和壮大。80年代，热喷涂技术被列为国家“七五”重点推广技术。此后，在三个“五年计划”的支持下，低压等离子喷涂技术、高能等离......