CN109440051A - 一种氧化铝陶瓷涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于等离子弧喷涂技术领域，具体涉及一种高硬度、高耐磨性、高韧性的氧化铝陶瓷涂层及其制备方法。本发明包括：(1.1)选取基体；(1.2)对基体进行喷砂或磨砂预处理；(1.3)制备氧化铝原料粉末；(1.4)加热氧化铝纳米烧结粉末至熔融状态；(1.5)喷涂氧化铝纳米液体材料。本发明的核心步骤在喷涂氧化铝纳米液体材料前的熔融步骤，传统的氧化铝喷涂技术均是将氧化铝纳米颗粒直接放入喷枪中加热喷涂，结合效果并不能够满足足够的强度需求和粘连度需求。而本发明在喷枪投料前将烧结粉末融化成熔融状态，避免了这种缺陷，使陶瓷涂层的强度、硬度、韧性等综合参数明显好于普通喷涂技术的效果。

Description

一种氧化铝陶瓷涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于等离子弧喷涂技术领域，具体涉及一种高硬度、高耐磨性、高韧性的氧化铝陶瓷涂层及其制备方法。
背景技术
在工业制造领域及日常生活生产中，绝大多数零部件的表面及接触面是最容易通过摩擦、刮碰破损的部分，从而引起零部件功能失效，最终导致装置整体停工、报废。随着全球制造业二次革命的跨越式发展，各种生产、加工设备、组装式零部件等装置对表面耐磨、耐滑、耐剐蹭的性能要求越来越高。显然，如果一件装置整体若采用的部件整体均使用性能优异的材料，来提高机械的表面性能，不仅会极大提高生产成本，而且也不利于节约能源和原材料等环保性因素，这显然是不科学也不具有现实意义的，因此研究材料的表面性能成为在生产和科研方面均具有重大意义的研究方向。
在种类众多的表面处理加工工程技术中，热喷涂是比较常见并且性价比较高的改变材料本身表面性能的技术手段之一，如今热喷涂镀膜的技术方法在电子器件产品、航空航天工业、能源化工装备、机械工程加工、生活产品改良、交通运输产品制造等几乎所有的国民经济生产产业中都得到了广泛的应用，并且在高新技术领域取得重要地位。热喷涂是指采用不同的加热喷涂方法，对材料表面进行改性镀膜喷涂加工，使得材料的表面具有耐磨、耐腐蚀、耐氧化、或者导电以及绝缘等性能的加工方法。热喷涂技术还可以对表面损坏的材料进行修复以及再制造，从而得到各工业制造部门的重视。
上述热喷涂技术按照技术手段分类主要包括：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂、超音速喷涂、爆炸喷涂等方式，以上方式在本领域均具有较广泛的应用。其中，等离子弧喷涂是采用高温等离子弧热源，以粉末为喷涂材料的一种喷涂方法。高温等离子弧主要由直流电弧和高频感应电弧产生，市场上大多是以直流电弧产生的高温等离子弧作为热源，以氩气、氢气等作为喷涂的工作气体，喷涂用的粉末状金属或陶瓷材料则是由气体或液体将其送入高温高速的等离子弧射流中，粉末在等离子弧热源中进行加热和加速。加热使原材料形成熔化或半熔化状态，加速使材料能够极速喷射至工件表面，从而迅速铺展、凝固在基材表面，一片覆盖一片、一层覆盖一层形成层片状堆积结构的涂层，如图1所示。
等离子弧喷涂方法的稳定性很好，而且在喷涂成型过程中可以通过控制喷涂方法的各项参数，从而得到高质量的喷涂涂层。在涂层制备的过程中，在等离子弧射流中的粒子飞行速度高，在与基体发生撞击后，熔化或者半熔化的颗粒会发生严重的变形，与此同时基体也会受到较大的撞击力，撞击后的颗粒则会均匀的铺展在基体上形成涂层。涂层与基体之间的结合强度取决于涂层的致密度，涂层的强度随着涂层与基体中间的结合力的增加而增强。高质量的涂层通常是通过调节工艺参数，降低涂层中的氧化物夹杂含量而获得。另外涂层的厚度可以通过调节喷涂时间从而有效地控制，经磨削后涂层的表面也可平整光滑。相较于其他的喷涂技术，在采用等离子弧对零件进行喷涂时，高温的等离子弧射流对零件表面的影响较小，对基体的二次加热的影响较小，基体组织不会受热产生改变。等离子弧喷涂技术采用的热源为等离子弧射流，比其他喷涂技术采用的热源温度要高，能够使喷涂材料产生熔化、部分熔化的状态，从而制备更多种类的涂层，此外等离子弧喷涂设备轻巧灵活，易于生产作业，且在大量连续生产时，制备涂层的沉积效率高、噪音小。
然而，喷涂原料的粉末的粒度是等离子弧喷涂的涂层水平的一项很重要的影响因素，当粉末粒子的粒径过小，粉末在传送过程中，易于堵塞喷涂管道，使得喷涂难以进行，当粉末的粒径过大时，粉末在射流中受热不彻底，不能完全溶化，涂层的质量较差。而在众多的等离子弧陶瓷喷涂材料中，由于氧化铝陶瓷原料的自然资源丰富、生产成本低廉，且其硬度偏高，摩擦系数偏小，化学稳定性较同类材料更优，具有良好的耐磨损和绝缘性能，能够使零配件的使用寿命得到有效延长，广受国内外研究者的青睐。采用大气等离子弧喷涂技术制备氧化铝陶瓷涂层，厚度可从数十微米至几毫米，因其优异的耐磨、耐腐蚀和绝缘的性能，能够显著提高产品的使用寿命。
但是随着喷涂时使用的粉末形貌、喷涂工艺参数的改变，氧化铝涂层的组织结构和性能也随之发生变化。用等离子弧喷涂氧化铝陶瓷大致经历了传统氧化铝涂层，氧化铝——氧化钛涂层和纳米氧化铝涂层等阶段，粉末从微米级向纳米级细化。传统微米粉末一般采用的烧结破碎粉，其粒径大约为十几微米，为多棱角不规则形状，利于等离子喷涂使用。但是纳米氧化铝粉末则因其粒径太小，比表面积大等特点不利于喷涂使用，因此，目前的手段是将纳米粉末进行团聚成微米颗粒，增大喂料的粒径，使其适合喷涂。同时由于氧化铝陶瓷涂层表面的空隙存在，使材料的粒径对对孔隙率，硬度以及结合强度都产生了影响，也正是因为如此，不同批次的原料会产生不同的微结构的涂层。
此外，氧化铝陶瓷涂层的材料由于高脆性的缺点极大限制了使用范围。陶瓷材料脆性主要是因为其晶体结构属于刚玉型，由方向性很强的离子键和共价键组成。当基体受到外力作用时，氧化铝陶瓷涂层几乎不会发生晶体滑移引起的塑形变形。在氧化铝陶瓷涂层材料制备过程中晶粒内部或晶界上存在缺陷和微空隙。在外载荷的作用下，应力会在空隙尖端集中，造成氧化铝陶瓷涂层材料的韧性下降甚至发生脆性断裂。因此克服氧化铝陶瓷涂层材料脆性的关键是减少晶体表面空隙并合理控制空隙的扩展速度，提高氧化铝陶瓷涂层材料自身抵抗空隙扩展能力和尽量避免应力在空隙尖端集中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷涂层质量更好的氧化铝陶瓷涂层。
本发明的目的还在于提供一种氧化铝陶瓷涂层制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，包括步骤如下：
(1.1)选取基体：
基体的选取材料来源广泛成本适宜，且切削难度低、强度较高的材料，必要时还应当选择在经过高温高热条件的处理后仍能保持一定的可塑性、耐磨性和韧性的材料；
(1.2)对基体进行喷砂或磨砂预处理；
(1.3)制备氧化铝原料粉末：
(1.3.1)将氧化铝粉末通过去离子水作为分散剂，将氧化铝粉末制成氧化铝浆；
(1.3.2)使用超声波振动将氧化铝粉在去离子水中均匀分散开；
(1.3.3)在氧化铝浆中加入粘结剂溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时，使氧化铝纳米颗粒和粘结剂均匀混合；
(1.3.4)将混合均匀的氧化铝浆放入干燥箱中进行干燥，使氧化铝浆凝固，然后将块状的氧化铝粉末进行粉碎、过筛，形成微米尺寸的氧化铝纳米颗粒；
(1.3.5)对氧化铝纳米颗粒进行高温烧结，烧结温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝纳米烧结粉末；
(1.4)加热氧化铝纳米烧结粉末至熔融状态；
使用电加热装置将氧化铝纳米烧结粉末加热至液体熔融状态；
(1.5)喷涂氧化铝纳米液体材料：
(1.5.1)将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；
(1.5.2)使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝材料，将氧化铝材料吹出喷枪，喷射至基体上；
(1.5.3)冷却涂层使氧化铝纳米液体材料形成氧化铝液态陶瓷涂层。
所述的加热氧化铝纳米烧结粉末至熔融状态指使用电加热装置将氧化铝纳米烧结粉末加热至液体熔融状态。
所述的喷砂处理是指：利用压缩空气，在喷砂机中将砂粒打至基体表面，压缩空气的压力为0.7MPa；在采用喷砂对基体表面处理时，将喷枪嘴与基体形成45度角，并且从基体的一端到另一端匀速移动，经过喷砂处理后使用压缩空气对基体表面进行清理，使用丙酮对基体表面进行除油处理，基体在喷砂处理后要立即进行等离子弧喷涂。
所述的射流与基体表面应互相垂直。
所述的基体包括木质、竹质、金属材料、水泥材料、树脂材料、玻璃材料、碳纤维材料的基体中的一种。
所述步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：
取定量的尿素和硝酸锆溶于去离子水中配制成硝酸锆混合液；将质量分数1份的Span-80加到盛有10份二甲苯的容器中，加入Span-80的过程中用电动搅拌器对容器中的二甲苯混合液进行搅拌，待容器中的二甲苯混合液变均匀时，向容器中加入1份已配制好的硝酸锆混合液，乳化半个小时后得到白色乳浊液，将乳浊液倒入反应釜中，并将反应釜密封后放入120摄氏度的烘箱中进行反应，反应15个小时后取出反应釜待其冷却至室温后打开反应釜取样得到白色晶体；白色晶体经过滤、洗涤后得到白色粉末，反应如下：
CO(NH2)2+4H20→2NH3·H2O+H2CO3；
H2CO3→2H++CO3 2-；
NH3·H2O→NH4 ++OH-；
2OH-+CO3 2-+Zr4+→Zr(OH)2CO3↓；
将白色粉末放入真空干燥箱中干燥24h，得到氧化锆原料粉末的前驱体；将得到的前驱体粉末放入马弗炉中，在500摄氏度下煅烧3小时后得到氧化锆原料粉末。
所述的步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，所述的氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：
称取八水合氯氧化锆粉末，将八水合氯氧化锆粉末溶解于去离子水中，得到锆浓度为0.1mol/L的澄清液中；将质量分数为26-27％的氨水稀释成浓度为1mol/L的NH3·H2O溶液，向上述氯氧化锆的澄清液中缓慢滴加稀释后的NH3·H2O溶液后形成悬浊液，确定悬浊液的PH值为8.5；用离心机分离悬浊液，获得Zr(OH)4水合物沉淀，随后用去离子水清洗沉淀，然后再次进行离心分离，此过程重复5-6次，直到氯离子和铵离子完全被去除；将质量分数为66-67％的硝酸稀释成浓度为2mol/L的HNO3溶液；向沉淀中加入稀释后的HNO3和质量分数为30％的双氧水，形成白色的浑浊溶液；最后将白色浑浊溶液装入容器内，放在磁力搅拌器上均匀搅拌，等待发生解胶反应，一天后澄清，测得澄清透明的溶胶；将澄清透明的二氧化锆溶胶在80摄氏度下加热蒸发水分，得到二氧化锆干凝胶，然后在退火炉中进行煅烧分解，以10摄氏度每分钟的升温速率加热到设定温度后保温5min，在炉内自然冷却至室温；最后用玛瑙研钵研磨，200目筛过滤掉杂质和大粒径颗粒，即得到煅烧后的白色氧化锆原料粉末。
所述的步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化钇稳定氧化锆超细粉体，所述的氧化钇稳定氧化锆超细粉体采用如下步骤获得：
称取定量的沉淀剂NH4HCO3和表面活性剂PEG4000加入反应器中，再从加料口缓慢滴加ZrOCl2·8H2O和稳定化剂Y(NO3)3·6H2O的混合溶液，达到反应时间后，将反应液取出，经过滤、去离子水洗涤、减压抽滤、二次去离子水洗涤、减压抽滤、无水乙醇洗涤、减压抽滤、二次无水乙醇洗涤、减压抽滤后获得氧化钇稳定氧化锆的前驱体，再将前驱体在75摄氏度的真空环境下干燥8小时，然后把干燥后的产品用玛瑙研钵研磨分散，最后在马弗炉中一定温度焙烧后获到氧化钇稳定氧化锆超细粉体。
一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，包括如下步骤：
(6.1)选取基体；
(6.2)对基体进行喷砂预处理；
(6.3)制备氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料；
(6.3.1)将氧化铝纳米烧结粉末、氧化锆纳米烧结粉末和Al2O3-SiO2-CaO复合烧结助剂的按照比例装入球磨罐中；
(6.3.2)加入酒精和磨球并置于滚轮研磨机上，球、料、酒精的比例为8:1:1，调节转速球磨20-24h；
(6.3.3)将球磨后的悬浊液置于托盘，80摄氏度烘干备用；
(6.3.4)称取混合后的原料粉体，置于成型模具中，加压至200-300MPa保压15s，脱模后获得粉末坯并在50摄氏度烘干；
(6.3.5)常压烧结得到氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料；
(6.4)分别制备氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末：
(6.4.1)分别将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料研磨成粉末，然后通过去离子水作为分散剂，将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末制成氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液；
(6.4.2)使用超声波振动分别将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末在去离子水中均匀分散开；
(6.4.3)在氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液中加入粘结剂溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时，使氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料的纳米颗粒和粘结剂均匀混合；
(6.4.4)将混合均匀的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液放入干燥箱中进行干燥，使氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液凝固，然后将块状的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末进行粉碎、过筛，形成微米尺寸的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米颗粒；
(6.4.5)对氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米颗粒进行高温烧结，烧结温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末；
(6.5)加热氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末至熔融状态；
使用电加热装置将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末加热至液体熔融状态；
(6.6)喷涂氧化铝/氧化锆复合陶瓷纳米液体材料：
(6.6.1)将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；
(6.6.2)使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料，将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料吹出喷枪，喷射至基体上形成氧化铝液态陶瓷涂层。
所述的氧化锆在氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料的质量比为8％。
氧化铝陶瓷涂层，氧化铝陶瓷涂层采用所述的氧化铝陶瓷涂层制备方法制备而成。
本发明的有益效果在于：为了让涂层材料与基体能够更好的结合在一起，基体经过喷砂后处理后，会较大的提高其表面粗糙度。在进行等离子弧喷涂时，经等离子弧加热而熔化或者溶融的粉末颗粒，快速飞行至粗糙的基体表面，并与基体之间互相咬合，因此，等离子弧喷涂技术制备的涂层和基体均为机械结合。另外喷砂处理还对活化基体表面，改善基体表面的残余应力。本发明的核心步骤在喷涂氧化铝纳米液体材料前的熔融步骤，传统的氧化铝喷涂技术均是将氧化铝纳米颗粒直接放入喷枪中加热喷涂，由于加热过程较短，氧化铝颗粒的熔融过程会有部分颗粒没有完全融化，被喷涂在基体上，结合效果并不能够满足足够的强度需求和粘连度需求。而本发明在喷枪投料前将烧结粉末融化成熔融状态，避免了这种缺陷，使陶瓷涂层的强度、硬度、韧性等综合参数明显好于普通喷涂技术的效果。
附图说明
图1为等离子弧喷涂原理图；
图2为氧化锆/氧化铝复合陶瓷材料和复合烧结助剂的处理流程图；
图3为送粉(液态氧化锆)速率VZ、液态氧化锆送粉量GZ关系图；
图4为液态氧化锆送粉量GZ、气体的流量SZ关系图；
图5为气体的流量SZ、喷涂功率以及喷涂距离DZ关系图；
图6为本发明整体流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
实施例1
本发明提出了一种高硬度、高耐磨性、高安全度的氧化铝液态陶瓷制备方法，主体步骤如下：
(1)选取基体
基体的选取应当选择材料来源广泛成本适宜，且切削难度低、强度较高的材料，必要时还应当选择在经过高温高热条件的处理后仍能保持一定的可塑性、耐磨性和韧性的材料。这里我们举例可包括木质、竹质、金属材料、水泥材料、树脂材料、玻璃材料、碳纤维材料等基体。
(2)对基体进行预处理：喷砂或磨砂处理
为了让陶瓷涂层原材料与基体能够更紧密的结合在一起，需要对基体进行喷砂或磨砂处理。该步骤会极大提高基体表面的粗糙度。在进行等离子弧喷涂时，经等离子弧加热而熔化或者溶融的陶瓷材料粉末颗粒，急速喷射至粗糙的基体表面，并与基体之间互相咬合，因此，等离子弧喷涂制备的陶瓷涂层和基体均为机械结合。另外喷砂或者磨砂处理还能够活化基体表面，改善基体表面的残余应力。
(3)制备氧化铝(Al2O3)原料粉末
将氧化铝粉末通过去离子水作为分散剂，将氧化铝粉末制成氧化铝浆；
使用超声波振动将氧化铝粉在去离子水中均匀分散开；
在氧化铝浆中加入粘结剂(PVA)溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时，使氧化铝纳米颗粒和粘结剂均匀混合；
将混合均匀的氧化铝浆放入干燥箱中进行干燥，使氧化铝浆凝固，然后将块状的氧化铝粉末进行粉碎、过筛，形成微米尺寸的氧化铝纳米颗粒；
对氧化铝纳米颗粒进行高温烧结，烧结温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝纳米烧结粉末。
纯氧化铝(Al2O3)为白色粉末，密度为4.0g/cm3，沸点为2980摄氏度，熔点为2050摄氏度。氧化铝的晶体结构具有多样性，有多种过渡相，主要有三种同素异构体，分别为α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中α-Al2O3性能最稳定、为六方晶系，具有优良的综合性能，是氧化铝陶瓷涂层的主要相，是所有异构体中在所有温度下最为稳定的相。α-Al2O3结构最紧密，活性最低，比表面积较小。
研究表明，在烧结温度达到1200摄氏度左右时β-Al2O3、γ-Al2O3能够完全转化为α-Al2O3，而当烧结温度在1220摄氏度以上时，烧结后的氧化铝粉末晶粒异常增大，许多氧化铝纳米粒子出现合并生长的现象。因此本发明选择的烧结温度为1100摄氏度到1200摄氏度之间如图2所示。
(4)加热氧化铝纳米烧结粉末至熔融状态；
使用电加热装置将氧化铝纳米烧结粉末加热至液体熔融状态；
本发明的核心步骤在喷涂氧化铝纳米液体材料前的熔融，传统的氧化铝喷涂技术均是将氧化铝纳米颗粒直接放入喷枪中加热喷涂，由于加热过程较短，氧化铝颗粒的熔融过程会有部分颗粒没有完全融化，被喷涂在基体上，结合效果并不能够满足足够的强度需求和粘连度需求。而本发明在喷枪投料前将烧结粉末融化成熔融状态，避免了这种缺陷，使陶瓷涂层的强度、硬度、韧性等综合参数明显好于普通喷涂技术的效果。
(5)喷涂氧化铝纳米液体材料：
将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝材料，将氧化铝材料吹出喷枪，喷射至基体上。射流与基体表面应互相垂直。
在进行等离子弧喷涂氧化铝材料时，需要控制送粉(氧化铝)速率、气体的流量、喷涂功率以及喷涂距离。当送粉速率过大时，粉末容易堵塞送粉管，导致不能喷涂，或者因送粉速率过小而导致喷涂效率低，造成资源浪费。
在进行等离子弧喷涂氧化铝材料时，需要控制送粉(液态氧化铝)速率VZ、液态氧化铝送粉量GZ、气体的流量SZ、喷涂功率以及喷涂距离DZ，单位为cm。当送粉速率过大时，粉末容易堵塞送粉管，导致不能喷涂，或者因送粉速率过小而导致喷涂效率低，造成资源浪费。
进一步的，满足：
如图3所示；
如图4所示；
如图5所示；
进一步的：1000g/min≥GZ≥3500g/min；2000m3/d≥SZ≥19500m3/d。
通过图3可知，本发明首先模拟了10000个送粉(液态氧化铝)速率VZ、液态氧化铝送粉量GZ的离散数值点，离散的数值点均为波动点，连续两次取连续两点之间的中点进行二次曲线拟合，得到图3的散点图并得到曲线图。同理得到了图4和图5。通过上述公式可以有效控制氧化铝涂层的参数。
本发明通过数据统计及化学模拟法，拟合了等离子弧喷涂氧化铝材料时的各项参数关系，如果送分速率过快或者过慢，涂层厚度不易控制，导致液体过冷或者过热，导致涂层化学性质发生改变，影响涂层质量。而其他参数也会引起成本浪费等问题。
设备的工作气体主要为氩气(主气体)、氢气(次气体)和氮气(送粉气体)。主气体和次气体的流量决定等离子弧的性能，氢气可以改善等离子弧加热的氧化铝材料的粘度，使氧化铝材料更具有凝聚力。喷涂时喷枪的距离应当适中，如果太近，则喷涂的氧化铝陶瓷粉末飞速撞击在基体上时，会产生击飞的现象，无法形成均匀的氧化铝涂层，而喷涂距离太远则喷涂的氧化铝材料可能在飞行的路径上耗尽动能、或者因温度降低，而导致无法形成涂层。在基体上喷涂涂层时，长时间的喷涂会导致基体温度升高，由于形成的涂层和基体的热膨胀系数不一致，所以在冷却到常温时，会发生涂层脱落的现象，因此，在对基体进行喷涂时，需要用压缩空气作为冷却气体对基体进行冷却。
所述的喷砂处理是指：
利用压缩空气，在喷砂机中将砂粒打至基体表面，压缩空气的压力大约为0.7MPa。在采用喷砂对基体表面处理时，需要将喷枪嘴与基体形成45度角，从而防止砂粒嵌入基体的表面，并且从基体的一端到另一端匀速移动，当基体表面完全粗糙后，喷砂完成。经过喷砂处理的基体首先需要使用压缩空气对基体表面进行清理，防止基体表面残留有砂粒，其次需要使用丙酮对基体表面进行除油，防止基体表面油污对喷涂结果造成影响，另外，为了避免喷砂后的基体表面再次污染，基体在喷砂后需要立即等离子弧喷涂。
实施例2
一种氧化铝液态陶瓷制备方法，包括如下步骤：
(1)选取基体
确定氧化铝液态陶瓷喷涂的基体，基体的选取选择材料来源广泛成本适宜，且切削难度低、强度较高的材料，必要时还应当选择在经过高温高热条件的处理后仍能保持一定的可塑性、耐磨性和韧性的材料。
(2)对基体进行预处理：喷砂(磨砂)处理
所述的喷砂处理是指：
利用压缩空气，在喷砂机中将砂粒打至基体表面，压缩空气的压力大约为0.7MPa。在采用喷砂对基体表面处理时，将喷枪嘴与基体形成45度角，并且从基体的一端到另一端匀速移动，经过喷砂处理后使用压缩空气对基体表面进行清理，使用丙酮对基体表面进行除油，基体在喷砂后需要立即等离子弧喷涂。
(3)制备氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料
首先将氧化铝纳米烧结粉末、氧化锆纳米烧结粉末和Al2O3-SiO2-CaO复合烧结助剂的按照比例装入球磨罐中。加入一定量的酒精和磨球(球、料、酒精的比例为8:1:1)并置于滚轮研磨机上。调节转速(1000r/min-1200r/min)球磨20-24h。将球磨后的悬浊液置于托盘，80摄氏度烘干备用。称取混合后的原料粉体，置于成型模具中，加压至200-300MPa保压15s，脱模后获得粉末坯并在50摄氏度烘干。常压烧结。
在初期烧结时0～200摄氏度升温速度为3摄氏度每分钟。使粉末坯内的自由水蒸发；200～500摄氏度，升温速度为1.5摄氏度每分钟，让粘结剂充分分解、缓慢排出粉末坯。500～1000摄氏度，升温速度为5摄氏度每分钟，可避免晶粒的长大，节约烧结时间。在温度1000～1200摄氏度时，升温速度为2摄氏度每分钟，且在1200摄氏度保温2小时，帮助提高m-ZrO2相变量的同时也可以减小内应力的产生。当温度升至高于1200摄氏度之后升温速度为2.5摄氏度每分钟，Al2O3-SiO2-CaO复合烧结助剂开始转变为熔融状态，有助于产生液相在粉末坯内扩散。促进氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料实现低温致密化烧结。保温一定的时间之后随炉冷却至室温即可得到氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料。
(4)分别制备氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末
分别将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料研磨成粉末，然后通过去离子水作为分散剂，将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末制成氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液；
使用超声波振动分别将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末在去离子水中均匀分散开；
在氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液中加入粘结剂(PVA)溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时，使氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料的纳米颗粒和粘结剂均匀混合；
将混合均匀的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液放入干燥箱中进行干燥，使氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液凝固，然后将块状的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末进行粉碎、过筛，形成微米尺寸的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米颗粒；
对氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米颗粒进行高温烧结，烧结温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末。
氧化铝在整体材料的质量比为12％。
(5)加热氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末至熔融状态；
使用电加热装置将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末加热至液体熔融状态；
(6)喷涂氧化铝/氧化锆复合陶瓷纳米液体材料：
将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料，将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料吹出喷枪，喷射至基体上。射流与基体表面应互相垂直。
通过实验分析，对相对密度、抗弯强度、维氏硬度三个性能指标的影响，各因素的主次顺序为烧结温度>Al3O2的含量>烧结助剂的添加量>保温时间。最佳的制备工艺为、氧化锆的添加量为8-13％(质量份数)，烧结助剂的添加量为5％，保温时间为3h。氧化铝/氧化锆复合陶瓷涂层的力学综合性能最佳。在此工艺条件下制备的氧化铝/氧化锆复合陶瓷的相对密度可达94％、维氏硬度965MPa、抗弯强度286MPa、断裂韧性4.52MPa/m2，
本发明将ZrO2高温相变增韧作用引入单相Al2O3陶瓷材料中，使氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料在力学性能方面，既有氧化铝陶瓷高硬度、高强度又有氧化锆陶瓷高韧性的特点。
实施例3
所有步骤与实施例1或实施例2相同，区别在于，所述的步骤(3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：
取定量的尿素和硝酸锆溶于去离子水中配制成硝酸锆混合液；将质量分数1份的Span-80加到盛有10份二甲苯的容器中，加入Span-80的过程中用电动搅拌器对容器中的二甲苯混合液进行搅拌，待容器中的二甲苯混合液变均匀时，向容器中加入1份已配制好的硝酸锆混合液，乳化半个小时后得到白色乳浊液，将乳浊液倒入反应釜中，并将反应釜密封后放入120摄氏度的烘箱中进行反应，反应15个小时后取出反应釜待其冷却至室温后打开反应釜取样得到白色晶体；白色晶体经过滤、洗涤后得到白色粉末，反应如下：
CO(NH2)2+4H20→2NH3·H2O+H2CO3
H2CO3→2H++CO3 2-
NH3·H2O→NH4 ++OH-
2OH-+CO3 2-+Zr4+→Zr(OH)2CO3↓
将白色粉末放入真空干燥箱中干燥24h，得到氧化锆原料粉末的前驱体。将得到的前驱体粉末放入马弗炉中，在500摄氏度下煅烧3小时后得到氧化锆原料粉末。
实施例4
所有步骤与实施例1、2相同，区别在于，所述的步骤(3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，所述的氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：
称取八水合氯氧化锆(ZrOCl2·8H2O)粉末，将八水合氯氧化锆粉末溶解于去离子水中，得到锆浓度为0.1mol/L的澄清液中；将质量分数为26-27％的氨水稀释成浓度为1mol/L的NH3·H2O溶液，向上述氯氧化锆的澄清液中缓慢滴加稀释后的NH3·H2O溶液后形成悬浊液，确定悬浊液的PH值为8.5。用离心机分离悬浊液，获得Zr(OH)4水合物沉淀，随后用去离子水清洗沉淀，然后再次进行离心分离，此过程重复5-6次，直到氯离子和铵离子完全被去除。将质量分数为66-67％的硝酸稀释成浓度为2mol/L的HNO3溶液。向沉淀中加入稀释后的HNO3和质量分数为30％的双氧水，形成白色的浑浊溶液。最后将白色浑浊溶液装入容器内，放在磁力搅拌器上均匀搅拌，等待发生解胶反应，一天后澄清，测得澄清透明的溶胶。将澄清透明的二氧化锆溶胶在80摄氏度下加热蒸发水分，得到二氧化锆干凝胶，然后在退火炉中进行煅烧分解，以10摄氏度每分钟的升温速率加热到设定温度后保温5min，在炉内自然冷却至室温。最后用玛瑙研钵研磨，200目筛过滤掉杂质和大粒径颗粒，即得到煅烧后的白色氧化锆原料粉末。
对于实施例3和实施例4的方法来说，其所用的原料价格低廉、操作简单而且也能保证氧化物粉末的品质，并能控制氧化铝团聚粉末的形貌，可以制备出球形度良好氧化铝掺氧化锆粉末。通过本方法制备的熔融粉末为球形粉末，具有良好的输出效率。
实施例5
所有步骤与实施例1相同，区别在于，所述的步骤(3)中氧化铝原料粉末中还掺有掺杂钇氧化锆粉体，具体步骤包括：
以ZrOCl2·8H2O(含36％ZrO2，质量分数)，Y(NO3)3·6H2O(含62.7％Y(NO3)3，质量分数)，按化学计量比Zr1-xYxO2-0.5x(x＝0.05)分别取Zr和Y的盐溶液。用恒温磁力搅拌器搅拌混合盐溶液使溶液混合均匀，待均匀后，边搅拌边缓慢滴加浓氨水反应生成白色絮状凝胶。用去离子水反复洗涤氧化锆凝胶，用AgNO3滤液溶液中没有Cl-1，再用无水乙醇洗涤三次。将洗涤过的钇掺杂氧化锆凝胶用去离子水溶解继续搅拌，滴加硝酸和氨水调节水热反应前驱液的pH＝10，并继续搅拌45min得到化学组份均匀的前驱液。将前驱液装入高压反应釜中，在T＝251-300℃水热12h。对反应所得产物过滤，用去离子水反复洗涤，然后在80℃烘干15h得到掺杂钇氧化锆粉体。
实施例6
所有步骤与实施例1相同，区别在于，所述的步骤(3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化钇稳定氧化锆超细粉体，所述的氧化钇稳定氧化锆超细粉体采用如下步骤获得：
称取定量的沉淀剂NH4HCO3和表面活性剂PEG4000加入反应器中，再从加料口缓慢滴加ZrOCl2·8H2O和稳定化剂Y(NO3)3·6H2O的混合溶液，达到反应时间后，将反应液取出，经过滤、去离子水洗涤、减压抽滤、二次去离子水洗涤、减压抽滤、无水乙醇洗涤、减压抽滤、二次无水乙醇洗涤、减压抽滤后获得氧化钇稳定氧化锆的前驱体，再将前驱体在75摄氏度的真空环境下干燥8小时，然后把干燥后的产品用玛瑙研钵研磨分散，最后在马弗炉中一定温度焙烧后获到氧化钇稳定氧化锆超细粉体。
上述部分详细过程包括：
配制反应液：先称定量的氧氯化锆和定量的硝酸钇，用去离子水配制成反应溶液，再加入定量的PEG4000。然后称取定量的碳酸氢铵，再加入定量的PEG4000，用去离子水配制成沉淀剂溶液。
沉淀反应过程：向浸没循环撞击流反应器中加入2.5L沉淀剂溶液，设定相应的转速，达到稳定运行后，从加料口缓慢滴加已配制好的含氧氯化锆和硝酸钇的反应溶液，在反应器内进行撞击-沉淀反应。
静置陈化过程：待反应一定时间后，关闭仪器，然后将反应后的溶液从反应器中移出，静置陈化2小时。
抽滤、洗涤和干燥：把静置几小时后的溶液进行过滤，滤饼依次用去离子水和乙醇分别洗涤几次，获得白色的固体颗粒，然后在真空干燥器内75℃下干燥一晚，得到氧化钇稳定氧化锆前驱体碳酸锆钇。
研磨和焙烧：采用玛瑙研钵把经过70℃真空干燥后的氧化钇稳定氧化锆前驱体研磨，在一定温度下在马弗炉中焙烧一定时间，然后自然炉冷，再次用玛瑙研钵研磨，得到氧化钇稳定氧化锆超细粉体。
由于单斜氧化锆具有比四方氧化锆更大的表面能，随着氧化锆粒径的长大，单斜相与四方相结构之间的表面能差逐渐减小，本方法在氧化锆中掺杂相变稳定剂，稳定剂阳离子的掺入，使Zr 4+形成八配位的稳定结构。当掺杂阳离子半径大于Zr 4+半径时，由于替位作用增大了立方或四方氧化锆的晶格常数，并减少了阴离子半径r-与阳离子半径r+的比例，从而减少了氧化锆局部氧氧之间的排斥力，增加了氧化锆的稳定性而掺杂低价态的阳离子如Y3+替代Zr 4+时，为了保持材料的局部电中性而在点阵中引入氧空位，也可使高温相氧化锆保留至室温，提高了涂层的稳定性。
实施例7
所有步骤与实施例1相同，区别在于，所述的步骤(3)中氧化铝原料粉末中还掺有纳米级氟掺杂氧化锆粉体和纳米级锌掺杂氧化锆粉体，所述的纳米级氟掺杂氧化锆粉体和纳米级锌掺杂氧化锆粉体采用如下步骤获得：
以八水合氯氧化锆配置浓度为0.5mol/L的锆盐溶液。将六水硝酸钇以3％摩尔比加入锆盐溶液中，向该溶液中加入氟锆酸胺，加入氟的量为7mol％、1mol％和27mol％。搅拌45min，使氟锆酸胺与锆盐溶液混合均匀。在搅拌过程中匀速滴加氨水，调节PH值到10，形成乳白色氢氧化锆前驱体。然后将氢氧化锆前驱体倒入聚四氟乙烯内，100℃水热6小时。水热后的溶液用水和乙醇分别洗涤三遍，最后90℃烘干，800℃烧结可得纳米级氟掺杂氧化锆粉体。
八水合氯氧化锆溶于蒸馏水中配置0.7mol/l的溶液，加入5mol％钇含量的硝酸钇，再加入锌含量为1wt％、1.5wt％和2wt％的六水和硝酸锌的水溶液。将混合溶液搅拌完全，匀速滴加氨水，调节溶液至PH值为10，得到白色氢氧化锆前驱体，静置沉淀24小时，将沉淀用无水乙醇和水清洗完全，90摄氏度烘干，800℃煅烧两小时，得到锌掺杂氧化锆粉体。
实施例7给出的掺氟和掺锌氧化锆材料使涂层具备了抗菌效果，克服了像简单的将抗菌物质与涂层材料相混合或者只是简单地将抗菌材料喷涂在涂层材料表面，对抗菌的应用起不到长久的效果的缺陷。
实施例8
所有步骤与实施例1-7相同，区别在于，所述的氧化铝原料粉末的相关参数根据涂层要求进行设定，具体如下：
涂层的抗裂纹拓展力设定为：
其中G为涂层的抗裂纹拓展力；
α为设定的涂层面压痕对角线设定阈值的一半；
β为氧化铝晶体表面空隙的平均长度；
P为载荷阈值；
涂层表面的硬度为：
P＝K(h-hd)t
AOC为投影接触面积，K和t为系统拟合参数，hd为完全卸载后的位移，hg为接触深度，h为压入深度，为压入压头几何形状参数；是S为接触刚度。
上述方法通过对各参数的设置可以有效控制涂层的抗裂纹拓展力和表面的硬度，根据不同基体的性质控制涂层的参数，有利于不同产品调整不同的涂层参数。
实施例9
与实施例1-8中实施例相同，区别在于：喷涂粉末材料时通过进一步强力压缩和加速高压、高速等离子气体来获得高能量密度、加长的扩展等离子弧，由此获得数倍于音速的超音速等离子弧射流并进行喷涂，超音速等离子射流的高能量密度可瞬间熔化高熔点、高硬度的喷涂材料。常规等离子喷涂过程中喷涂颗粒速度约为300-350m/s，而超音速等离子射流能够迅速加速熔融颗粒突破声速至500-800m/s的水平。
该技术方案突破传统的依靠大功率、高气体流量来获得超音速射流的思想，应用单阳极拉瓦尔喷管技术，采用独特的低功率、低气体流量的结构设计，在较低的能耗下得到高稳定性、高能量密度的超音速等离子射流。射流加速方案以机械压缩为主、气动力压缩为辅，降低了气体流量。应用拉瓦尔喷管技术，依靠增强电弧初始段的压缩效应，迫使阳极斑点前移来拉长电弧，从而实现对电弧区段的加速；突破了传统双阳极结构逐级拉长电弧、只对焰流区加速的方法；攻克了拉瓦尔喷嘴型面直接作阳极而易烧损的难题，提高了喷嘴的稳定性和使用寿命。采用内送粉结构，可将喷涂粉末直接送到等离子焰流的高温区。较目前国内外通用的外送粉方式引起的粉末加热不均、沉积效率低等不足，显著提高了等离子弧热能利用率，改善了粉末的熔化状态，提高了涂层沉积效率，并较好地克服了普通内送粉喷枪易堵嘴、粘嘴的技术困难。
实施例10
与实施例1-9相同，区别在于：
本发明加热氧化铝材料烧结粉末至熔融状态时，通过计算氧化铝材料的峰的宽化度来统计分析涂层晶粒尺寸的变化。
ω为单色X射线的波长，D为平均晶粒的直径，为布拉格角，为单纯因晶粒度效应引起的宽化度。
涂层的热扩散系数为σ
S为涂层厚度，t1/2为到达涂层最高温度阈值时间的二分之一。
涂层的拉伸强度的预设值ψ
ψ＝4FI/πS2
FI为涂层断裂时候的拉伸力。
δ为平均晶粒尺寸，g为磨损常数，Δ为显微硬度，ρ为内应力，为发生显微断裂的临界晶粒尺寸，ρmax为最大外切应力，TW为涂层的磨损率。
为完全致密氧化铝材料的磨损度，Q为涂层的气孔率。
上述方法通过控制涂层的各项参数来控制涂层热扩散系数、涂层断裂时候的拉伸力和涂层的磨损率等性质。
实施例11
所述的氧化铝的烧结温度为600℃-1280℃，氧化锆的烧结温度为2700℃，颗粒的粒径在20-100μm，在氧化锆粉末加入喷枪前掺杂钛，钛含量为6-18％质量分数。掺杂钛能够进一步稳定氧化铝和氧化锆的稳定性，保证涂层的硬度和韧性。
这里必须指出的是，本发明给出的其他未说明的技术因为都是本领域的公知技术，根据本发明所述的名称或功能，本领域技术人员就能够找到相关记载的文献，因此未做进一步说明。本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (10)

1.一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1.1)选取基体：
基体的选取材料切削难度低、强度较高的材料，必要时还应当选择在经过高温高热条件的处理后仍能保持一定的可塑性、耐磨性和韧性的材料；
(1.2)对基体进行喷砂或磨砂预处理；
(1.3)制备氧化铝原料粉末：
(1.3.1)将氧化铝粉末通过去离子水作为分散剂，将氧化铝粉末制成氧化铝浆；
(1.3.2)使用超声波振动将氧化铝粉在去离子水中均匀分散开；
(1.3.3)在氧化铝浆中加入粘结剂溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时以上，使氧化铝纳米颗粒和粘结剂均匀混合；
(1.3.4)将混合均匀的氧化铝浆使用喷雾干燥的方式进行干燥；使氧化铝浆凝固成球形颗粒，然后过筛，形成微米尺寸的氧化铝纳米颗粒；
(1.3.5)对氧化铝纳米颗粒进行高温煅烧，煅烧温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，取出分散得到氧化铝纳米煅烧粉末；
(1.4)加热氧化铝纳米煅烧粉末至熔融状态形成氧化锆纳米液体材料；
将氧化锆纳米粉末和分散剂混合，配成浆料，注入电加热器，高温熔融；(1.5)采用等离子弧喷涂或热喷涂方式喷涂氧化铝纳米液体材料，所述的等离子弧喷涂方式为：
(1.5.1)将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；
(1.5.2)使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝材料，将氧化铝材料吹出喷枪，喷射至基体上；
(1.5.3)冷却涂层使氧化铝纳米液体材料形成氧化铝液态陶瓷涂层；
所述的热喷涂方式为：
(1.5.4)将基体进行预加热；
(1.5.5)根据基体材质，将氧化锆纳米液体材料对表面进行预喷涂，防止基体材质氧化；喷涂的氧—乙炔火焰采用中性焰或弱碳化焰；
(1.5.6)设定氧气—乙炔压力，确认喷枪的角度，距离和移动速度，按照固定量输送氧化锆纳米液体材料，对基体进行喷涂，冷却形成氧化铝液态陶瓷涂层。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于：所述的加热氧化铝纳米煅烧粉末至熔融状态指使用电加热装置将氧化铝纳米煅烧粉末加热至液体熔融状态。
3.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述的喷砂处理是指：利用压缩空气，在喷砂机中将不同材质砂粒打至基体表面，包括玻璃砂、钢砂、氧化铝或氧化锆陶瓷砂，压缩空气的压力为0.7MPa-2.0MPa；在采用喷砂对基体表面处理时，将喷枪嘴与基体表面形成30-90度角，并且从基体的一端到另一端匀速移动，经过喷砂处理后使用压缩空气对基体表面进行清理，使用丙酮对基体表面进行除油处理，基体在喷砂处理后要立即进行等离子弧喷涂。
4.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于：所述的射流与基体表面应互相垂直。
5.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于：所述的基体包括木质、竹质、金属材料、水泥材料、树脂材料、玻璃材料、碳纤维材料、陶瓷材料中的一种。
6.根据权利要求1所述的所述的一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：
取定量的尿素和硝酸锆溶于去离子水中配制成硝酸锆混合液；将质量分数1份的Span-80加到盛有10份二甲苯的容器中，加入Span-80的过程中用电动搅拌器对容器中的二甲苯混合液进行搅拌，待容器中的二甲苯混合液变均匀时，向容器中加入1份已配制好的硝酸锆混合液，乳化半个小时后得到白色乳浊液，将乳浊液倒入反应釜中，并将反应釜密封后放入120摄氏度的烘箱中进行反应，反应15个小时后取出反应釜待其冷却至室温后打开反应釜取样得到白色晶体；白色晶体经过滤、洗涤后得到白色粉末，反应如下：
CO(NH2)2+4H20→2NH3·H2O+H2CO3；
H2CO3→2H++CO3 2-；
NH3·H2O→NH4 ++OH-；
2OH-+CO3 2-+Zr4+→Zr(OH)2CO3↓；
将白色粉末放入真空干燥箱中干燥24h，得到氧化锆原料粉末的前驱体；将得到的前驱体粉末放入马弗炉中，在500摄氏度下煅烧3小时后得到氧化锆原料粉末。
7.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述的步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化锆原料粉末，所述的氧化锆原料粉末采用如下步骤获得：
称取八水合氯氧化锆粉末，将八水合氯氧化锆粉末溶解于去离子水中，得到锆浓度为0.1mol/L的澄清液中；将质量分数为26-27％的氨水稀释成浓度为1mol/L的NH3·H2O溶液，向上述氯氧化锆的澄清液中缓慢滴加稀释后的NH3·H2O溶液后形成悬浊液，确定悬浊液的PH值为8.5；用离心机分离悬浊液，获得Zr(OH)4水合物沉淀，随后用去离子水清洗沉淀，然后再次进行离心分离，此过程重复5-6次，直到氯离子和铵离子完全被去除；将质量分数为66-67％的硝酸稀释成浓度为2mol/L的HNO3溶液；向沉淀中加入稀释后的HNO3和质量分数为30％的双氧水，形成白色的浑浊溶液；最后将白色浑浊溶液装入容器内，放在磁力搅拌器上均匀搅拌，等待发生解胶反应，一天后澄清，测得澄清透明的溶胶；将澄清透明的二氧化锆溶胶在80摄氏度下加热蒸发水分，得到二氧化锆干凝胶，然后在退火炉中进行煅烧分解，以10摄氏度每分钟的升温速率加热到设定温度后保温5min，在炉内自然冷却至室温；最后用玛瑙研钵研磨，200目筛过滤掉杂质和大粒径颗粒，即得到煅烧后的白色氧化锆原料粉末。
8.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于，所述的步骤(1.3)中氧化铝原料粉末中还掺有氧化钇稳定氧化锆超细粉体，所述的氧化钇稳定氧化锆超细粉体采用如下步骤获得：
称取定量的沉淀剂NH4HCO3和表面活性剂PEG4000加入反应器中，再从加料口缓慢滴加ZrOCl2·8H2O和稳定化剂Y(NO3)3·6H2O的混合溶液，达到反应时间后，将反应液取出，经过滤、去离子水洗涤、减压抽滤、二次去离子水洗涤、减压抽滤、无水乙醇洗涤、减压抽滤、二次无水乙醇洗涤、减压抽滤后获得氧化钇稳定氧化锆的前驱体，再将前驱体在75摄氏度的真空环境下干燥8小时，然后把干燥后的产品用玛瑙研钵研磨分散，最后在马弗炉中一定温度焙烧后获到氧化钇稳定氧化锆超细粉体。
9.一种氧化铝陶瓷涂层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(6.1)选取基体；
(6.2)对基体进行喷砂预处理；
(6.3)制备氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料；
(6.3.1)将氧化铝纳米烧结粉末、氧化锆纳米烧结粉末和Al2O3-SiO2-CaO复合烧结助剂的按照比例装入球磨罐中；
(6.3.2)加入酒精和磨球并置于滚轮研磨机上，球、料、酒精的比例为8:1:1，调节转速球磨20-24h；
(6.3.3)将球磨后的悬浊液置于托盘，80摄氏度烘干备用；
(6.3.4)称取混合后的原料粉体，置于成型模具中，加压至200-300MPa保压15s，脱模后获得粉末坯并在50摄氏度烘干；
(6.3.5)常压烧结得到氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料；
(6.4)分别制备氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末：
(6.4.1)分别将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料研磨成粉末，然后通过去离子水作为分散剂，将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末制成氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液；
(6.4.2)使用超声波振动分别将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末在去离子水中均匀分散开；
(6.4.3)在氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液中加入粘结剂溶液，并将混合浆料放入球磨机中球磨2小时，使氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料的纳米颗粒和粘结剂均匀混合；
(6.4.4)将混合均匀的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液放入干燥箱中进行干燥，使氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料浆液凝固，然后将块状的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料粉末进行粉碎、过筛，形成微米尺寸的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米颗粒；
(6.4.5)对氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米颗粒进行高温烧结，烧结温度在1100摄氏度到1200摄氏度之间，保温10分钟后研磨得到氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末；
(6.5)加热氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末至熔融状态；
使用电加热装置将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料纳米烧结粉末加热至液体熔融状态；
(6.6)喷涂氧化铝/氧化锆复合陶瓷纳米液体材料：
(6.6.1)将电源的正极、负极分别连接在涂层喷枪的阳极、阴极上，使电流通过由氢、氦、氩以及氮气组成的混合气体室并击穿而产生放电在阴极和阳极之间产生等离子弧射流；
(6.6.2)使高压气流吹过等离子弧射流和按照流量倒入的液体熔融状态的氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料，将氧化铝/氧化锆复合陶瓷材料吹出喷枪，喷射至基体上形成氧化铝液态陶瓷涂层。
10.一种氧化铝陶瓷涂层，其特征在于：
氧化铝陶瓷涂层采用权利要求1所述的氧化铝陶瓷涂层制备方法制备而成。
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