理想情况下，热喷涂氧化铬涂层可达到1900-2000HV范围内的硬度; 它们具有优异的耐磨性和良好的表面光洁度。 与其他热喷涂氧化物相比，氧化铬具有较低的孔隙度，不溶于酸，碱或酒精。 这使得氧化铬成为应用如网纹辊（图9），泵密封件和耐磨环的吸引人的涂层。 纯氧化铬由化学计量的α-Cr2O3组成，颜色呈绿色，但在喷涂过程中，化学计量的Cr2O3可能会部分还原成非化学计量组成，该组成会出现颜色较深并且性能略差的部分，部分还原成金属铬也是可能的 因此，喷雾过程的仔细优化是必要的。

图9：具有氧化铬涂层激光的网纹辊上刻有输送油墨的凹痕。

氧化铬并不总是用作纯涂层，因为其他陶瓷添加剂可增强涂层性能。 虽然纯APS喷涂氧化铬的孔隙率为2.15％，硬度为1140HV，但10wt％铝粉的机械混合复合粉末的孔隙率仅为0.77％，硬度等级为1437HV。 另一方面，含有等量的氧化铬和氧化铝的混合物产生最高的断裂韧性。 [13]氧化钛也常用于氧化铬以增加其韧性; 市场上有不同的组合物，从4.25wt％到40wt％。 二氧化硅（SiO2）也与二氧化钛一起用于进一步增强韧性。 [16]二氧化钛也有助于减少喷涂过程中的氧气损失

其他更常见的添加剂如MoO3 [18]，CaF2，Ag2O和ZrO2 [19]也在一定程度上得到了研究。发现MoO 3降低了孔隙率并增加了涂层的硬度，并降低了正常和高温下的摩擦系数。 Cr2O3-Ag2O-CaF2（CAF）和Cr2O3-ZrO2-CaF2（CZF）涂层具有比纯氧化铬涂层更低的硬度和更高的室温摩擦系数。由于CaF2是一种高温固体润滑剂，它降低了复合涂层在较高温度下的摩擦系数。在这两种复合涂层中，随着Ag2O改善转移膜的润湿性，而ZrO2妨碍其形成，CAF表现更好。

除了添加剂和喷涂参数外，另一种改善陶瓷热喷涂涂层性能的方法是使用纳米结构粉末。传统的熔融和粉碎的氧化铬粉末和溶胶 - 凝胶产生的纳米结构粉末的等离子喷涂产生了耐磨性显着不同的涂层。在振荡磨损测试中，常规涂层的磨损率比纳米结构涂层高20倍。 [20]类似的研究也使用常规和纳米结构的Cr2O3-3％TiO2粉末。纳米结构涂层比传统涂层具有更高的硬度并且抵抗侵蚀和干滑动。 [21]

常常选择铬酸盐用于需要良好摩擦学性能，主要是耐磨性的应用。然而，对于热喷涂陶瓷涂层中的磨损应用来说，Chromia并不总是理想的解决方案。当在干砂砂轮试验中进行测试时，氧化铝涂层优于氧化铬涂层，两种涂层都是等离子喷涂的，孔隙率为6％。在同一研究范围内，同样的样品也在盘式摩擦磨损试验机上进行了测试，这次氧化铬经历的磨损比铝涂层少。氧化铬涂层测得的摩擦系数和销钉材料损耗也低于任何其他测试涂层。氧化铬的成功归因于通过塑性变形形成了紧凑的摩擦膜。 [22]

另一项研究更详细地研究了等离子喷涂氧化铬涂层在干滑动中形成的摩擦膜。在室温和450℃的往返干滑动测试中测试Cr2O3-3％TiO2-5％SiO2涂层。在450℃测试中总磨损较高;然而，摩擦系数较低。这可以通过以下事实来解释：由于在450℃试验开始时磨损量较高，形成了具有较高硬度的更显着的摩擦膜。通过XPS分析发现，耐磨膜的化学成分也与地面不同，在室温下形成的试验膜显示出CrO 3的迹象，而在450℃下的测试产生了具有CrO 2的膜。

为了研究氧化铝和氧化铬涂层的磨损行为，使用单点划痕测试。 在低接触压力下，氧化铬涂层具有高耐磨性，主要材料去除机制是来自现有裂纹和孔隙的微裂纹。 但是，当超过临界接触压力极限时，接触区域下方的侧向裂纹会导致宏观破裂。 [24]宏观压裂很可能与涂层之间的内聚力弱有关，通常在等离子喷涂氧化铬断裂横截面中可见，如图10所示[6]。

图10：APS喷涂氧化铬涂层断裂表面。

图11：氧化铝（A）和氧化铬（B）涂层上的磨损痕迹。

在HVOF喷涂氧化铬和氧化铝涂层上进行的磨损测试表明，与APS涂层相比，磨损性能显着提高。在干式滑动测试中，由于形成更均匀，更持久的摩擦膜，色谱涂料表现更好（见图11）。当接触压力增加时，由HVOF涂层表现出的较高韧性的影响变得明显。在干砂橡胶轮测试中，铬酸盐涂层也比氧化铝涂层更好地抵抗磨损，HVOF喷涂氧化铬质量损失最低。 [7] HVOF和APS喷涂陶瓷涂层也在[25]中进行了研究，在HVOF涂层中也观察到类似的微观结构和性能的改善。 HVOF和等离子喷涂氧化铬涂层也在其他喷涂涂层的空蚀系列中进行了测试。在所有测试样品中，包括耐气蚀的块状不锈钢作为参考样品，HVOF喷雾氧化铬的质量损失与大量参考样品的质量损失相同[26]。

作为一种材料，氧化铬可耐酸性和碱性溶液[2]。在NaOH和H 2 SO 4溶液中测试了各种陶瓷APS和HVOF涂层，并且氧化铬经历的质量损失非常小，仅次于二氧化钛涂层。相比之下，氧化铝涂层的质量损失高出几个数量级。 [27]热喷涂陶瓷涂层通常不用于防腐蚀，因为生产的陶瓷涂层完全没有裂纹，而且孔隙率很大。已经研究过使用粘结层来增加涂层体系的耐腐蚀性，但是不同粘结涂层的结果是相似的：粘结层在氧化铬层下腐蚀导致界面失效。化学上更耐腐蚀的粘合涂层因此自然更好。 [28]

改善氧化铬和其他涂层的防腐能力的一种可能性是用有机或无机密封剂密封开孔。有机密封剂由树脂，蜡和其他聚合材料组成。无机密封剂包括溶胶 - 凝胶，磷酸铝，甚至熔融金属。 [4]例如用氧化铬涂层研究磷酸铝密封的应用。结果表明耐腐蚀性以及耐侵蚀和耐磨损性得到改善。然而，喷洒后处理需要额外的处理步骤来增加部件的成本。

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