涂层粉末的形貌和结构

HEATS

　　粉末表面涂层陶瓷的硬质合金刀具材料

　　湿化学法涂层可以通过不同材料之间的物理吸附或化学键合来实现。就实验中所使用的碳化物粉末而言，其粒度为微米级，颗粒表面缺陷多，比表面积大，活性高.通过扫描电子显微镜观察(图1(a))可以看到，粉末颗粒表面圆滑，无棱角，相互间形成大量团聚结构。粉末经稀酸浸溃处理之后，颗粒表面的氧化物被清除掉，在表层形成了大量的悬空键。为了达到具有较低能量的稳定状态，粉末表面的悬空键会吸附水分而形成W-HO(以WC为例)的结构。

　　(a) 　(b)

　　图1 WC粉末颗粒的TEM照片

　　(a) 　 (b)

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　　图2涂层TiC粉末的表面形态

　　在勃姆石溶胶中，胶粒的尺寸为纳米级，具有极大的比表面积，其吸附能力更强，只是由于胶粒吸附了带有同种电荷的离子而相互排斥才形成了均一稳定的悬浮体系。当粉末与溶胶混合时，粉末的介入破坏了胶粒的离子氛，并且粉末与胶粒的尺寸相差很大，所以胶粒很容易吸附在粉末的表面。这时，胶粒中的Al-OR(R为异丙醇基)和Al-OH会与W-OH通过氢键结合在一起，形成强烈的吸附层。随后，涂层中部分水解的醇化物与基体表面的-OH发生缩合反应形成Al-O-W的化学键结构。干燥后的涂层粉末经过长时间球磨后，涂层并未脱落，这说明涂层与基体的结合相当牢固，两者之间主要是以化学键形式，而不是以物理吸附方式结合的。这种键结合形式能使涂层和粉末之间具有较高的结合强度，从而在烧结后仍能基本保持涂层的完整性，并且在涂层和基体颗粒之间形成良好的界面。图1(b)是经烧结后的涂层粉末。可以看出，与图1(a)相比，由于已经形成了一层陶瓷涂层，粉末的表面形态发生了很大变化，涂层很薄，厚度并不均匀，涂层颗粒比未涂层颗粒表面略显粗糙，但涂层相当完整，没有裂纹或剥落的情况。

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　　图2是TiC粉末涂层在预烧结前后的TEM照片。预烧结前(图2(a))涂层为非晶态的勃母石，结构较为散乱松弛，表面起伏不平，尚带有明显的胶粒粘连形态的痕迹，并且涂层相对较厚，涂层颗粒间的粘结十分严重。另外从图2(a)中也能看到一些散落的涂层物质，是在粉末的分散过程中形成的，但同时涂层仍然保持得较为完整。烧结后(图2(b))的涂层变薄(箭头指处是较为明显的涂层)，表面和界面更为整齐和清晰，结构也显得更为致密，涂层和粉末表面的结合也比较好，界面没有可见的缝隙和孔洞，但是涂层和粉末的粘结强度明显下降，在分散的过程中，部分表面的涂层已经脱落，涂层粉末颗粒之间的粘结也同时减弱了。图中两个颗粒的涂层只有一小部分粘在一起。

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