空間導電滑環絕緣環片等離子噴涂Al2 O3 絕緣涂層的性能研究

謝友金，李迎春，楊更生，曲 昀，邱 明

(1.中國科學院a.西安光學精密機械研究所，b.空間精密測量技術重點實驗室，陜西 西安 710119；2.河南科技大學機電工程學院，河南 洛陽 471003)

0 前 言

要求用于空間導電滑環上的絕緣環片要有良好的絕緣和導熱性能，聚酰亞胺是目前應用較為廣泛的絕緣環片的材質，但其存在薄壁件加工困難、結構穩定性差、導熱性差、加工過程中冷卻液易滲入材料內部，從而在真空環境中析出影響導電性能的有害物質等缺點，現擬采用鋁合金材料作為絕緣環片基體，在鋁合金結構件表面噴涂陶瓷絕緣涂層，替代非金屬絕緣材料，以滿足絕緣環片在絕緣和導熱方面的需求。

常用于制備絕緣涂層的材料有氧化鋁(Al2O3)、鋁鎂尖晶石(MgAl2O4)和氧化釔(Y2O3)等[1－3]。其中，Al2O3具有熔點高、硬度高、耐腐蝕、化學性質穩定、電阻率高等特點，是目前應用最為廣泛的絕緣涂層材料。常用的制備Al2O3涂層的方法有凝膠-溶膠法[4]、熱化學反應法[5]和等離子熱噴涂法[6－8]，其中大氣等離子噴涂(APS)是制備Al2O3涂層最為常用的方法。涂層的顯微結構和噴涂工藝參數直接影響涂層的孔隙率、各晶相含量、韌性與硬度、結合強度以及絕緣性能等。在APS 工藝制備的Al2O3涂層中，主相為γ-Al2O3，同時存在α-Al2O3相，α-Al2O3是穩定相，其力學性能與絕緣性能比γ-Al2O3相更好[9，10]。雖然純Al2O3的絕緣性能更好，但純Al2O3涂層的脆性較大，易產生裂紋，使用Al2O3-TiO2復合粉末噴涂的涂層，在硬度、韌性方面相比純Al2O3涂層均有明顯改善，為了保證涂層的結合強度及絕緣性能，應將涂層中TiO2的含量控制在合理范圍內[11－13]。……