無論是生活還是生產(chǎn)，只要兩個物體產(chǎn)生接觸且有相對運動，“磨損”便難以避免，嚴(yán)重的話甚至可以導(dǎo)致各種材料及零部件失效。對了對抗磨損，提高使用性能及壽命，最佳的解決方式就是增強產(chǎn)品的表面性能。

一般情況下，表面性能可以使用材料表面工程和技術(shù)進行防護和改性，因此產(chǎn)品的表面防護處理成為了當(dāng)今各行業(yè)備受關(guān)注的領(lǐng)域。其中，涂層技術(shù)已經(jīng)成為表面防護領(lǐng)域中最廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一，它不僅根據(jù)不同材料所具有的各項性能賦予產(chǎn)品表面各種功能，而且適用于不同形狀的產(chǎn)品表面，操作也相當(dāng)簡單。

氧化鋁作為涂層材料的優(yōu)勢

涂層材料的選擇有很多，不過當(dāng)您的需求落在了“耐磨”上時，不得不說氧化鋁（Al₂O₃）確實是個好選擇。

作為最常見的氧化物材料之一，氧化鋁具備多種優(yōu)良性能，包括良好的機械性能、熱性能、結(jié)構(gòu)多樣性等，使其在陶瓷涂層、催化載體、過濾膜等領(lǐng)域中具有不錯的應(yīng)用性和前景。氧化鋁自身因為結(jié)晶方式的不同生成不同種類的結(jié)晶態(tài)，如α-Al₂O₃，β-Al₂O₃，γ-Al₂O₃，δ-Al₂O₃等，不同結(jié)晶形態(tài)的氧化鋁產(chǎn)生的性能各有特色。

氧化鋁粉體

其中α-Al₂O₃由于自身具有耐磨、熱穩(wěn)定性好、機械強度高、高透光率、抗腐蝕特點，所以以其為主要原料的涂層被廣泛應(yīng)用于包裝防護、電器產(chǎn)品、生物醫(yī)學(xué)植入物、機械涂料等諸多行業(yè)，與工業(yè)生產(chǎn)及我們的日常生活密切相關(guān)，到底它都出現(xiàn)在哪都有些什么形態(tài)，下面一起來看看。

氧化鋁用于涂層的形式

因α-Al₂O₃有相當(dāng)高的硬度，常被使用在抗刮耐磨的涂層上。它的應(yīng)用形式主要分為兩種，一是利用熱噴涂直接噴覆氧化鋁涂層；二則采用濕式方式涂覆在待涂物表面。

1.熱噴涂法

熱噴涂技術(shù)是指利用某種熱源將粉狀、絲狀或棒狀的金屬或非金屬涂層材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰流本身的動力或外加的高速氣流將其霧化，并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預(yù)處理的基體材料表面，與基體材料相結(jié)合。

不過利用熱噴涂技術(shù)涂覆涂層時，粉體的粒徑與形狀需要被控制。納米尺寸的粉體不能直接用噴涂，在使用前需將其處理為具有納米結(jié)構(gòu)特征的球狀微米尺寸粒子，以改善粒子的流動性。當(dāng)?shù)入x子噴涂時，熔化顆粒經(jīng)歷撞擊基材、展丌、平鋪、凝固成準(zhǔn)圓小薄片。熔融顆粒的液滴在基材上撞擊成盤狀，具體形狀由表面張力、密度、粘度和液滴的速度決定。

處理后的團聚體粉末

不過由于噴涂過程中從碰撞到凝固的時間很短，熔化顆粒無法達到前一個已鋪開的小薄片邊角處，因此涂層中必出現(xiàn)孔隙。在制備單一的氧化鋁涂層噴涂層時，就容易導(dǎo)致得到的涂層組織較疏松，結(jié)合力差。

研究表明，原始粉末顆粒的大小對噴涂后涂層的組織結(jié)構(gòu)有著不同的影響，原始粉料尺寸越細小，涂層的最終性能越優(yōu)越。對涂層進行x衍射分析，涂層都是由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃兩相組成，微觀結(jié)構(gòu)的不同在于原始粉末尺寸不同和噴涂過程中粒子的熔融程度不同。粒子在撞擊基材前的充分熔融和較高的顆粒速度，能使粒子撞擊時有很好的變形，并導(dǎo)致層間的良好結(jié)合和低的氣孔率。不同粒徑的粉末制得的涂層可在一定程度上說明，涂層中γ-Al₂O₃相越多，則噴涂過程中粉末的熔化就越充分，所得到的涂層結(jié)構(gòu)越致密。

另外在Al₂O₃粉木中添加一定量的TiO₂粉末也可改善涂層的綜合性能。TiO₂的熔點為1840℃，Al₂O₃的熔點為2050℃，在噴涂時TiO₂的熔化狀態(tài)較好，粘結(jié)力強，在凝固時可粘結(jié)在Al₂O₃涂層粒子之間的孔隙中，而且與Al₂O₃存在成分?jǐn)U散，產(chǎn)生固溶，從而顯著提高了涂層的致密程度和粘結(jié)強度，有利于耐蝕性及耐磨性的提高。

2.濕式涂覆

氧化鋁粉體由于具有高強度、高硬度、抗磨損、耐磨損等優(yōu)異的特性，在高分子基耐磨涂層中具有特殊的用途，常被添加于各種水性油性涂料油漆中提高產(chǎn)品的綜合性能。如果既想耐磨又要有透明或透光效果，則采用納米氧化鋁較好。

比如說家居木地板的耐磨層，既要有良好的耐磨性能，又不能遮蓋下方裝飾層的花紋和色彩，而且還要均勻而細密地附著在裝飾層表面，因此為了能最大限度保證耐磨層或耐磨紙色澤和透明性，Al₂O₃耐磨粉不僅要細而且粒度分布還要足夠集中。

但是要發(fā)揮氧化鋁粉體，尤其是納米粉的優(yōu)勢，漿料的分散性與沉降性都相當(dāng)重要，因此在使用前氧化鋁粉體必須先經(jīng)處理，避免超細Al₂O₃粒子因特殊的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生團聚并增強其與高分子基體的界面結(jié)合力。目前為了保證超細組分的分散效果，主要有這兩種方式：一是增大體系能量（主要體現(xiàn)在新增加的表面能），如采用高速攪拌機和超聲波分散儀等；二是降低界面的表面能，即加入表面活性劑來達到解聚目的。

總結(jié)

作為一種具備良好的耐磨損性能、較低的摩擦系數(shù)、化學(xué)惰性和良好絕緣性能的材料，氧化鋁涂層利用其優(yōu)勢已在多個領(lǐng)域得到應(yīng)用，有效保護或強化著各種材料和零件表面。隨著技術(shù)水平的提高和應(yīng)用范圍的擴大，未來如何進一步改進氧化鋁涂層性能以增加其在不同環(huán)境下的使用率將成為發(fā)展的重點。

資料來源：

熱噴涂技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，張祝喜，趙衛(wèi)東，畢虎才。

納米結(jié)構(gòu)Al₂O₃，TiO₂，SiO₂熱噴涂粉末和涂層的研究，曾富。

氧化鋁涂層的制備及研究，蒲夢園。

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