通过调控悬浮液特性定制涂层结构：悬浮等离子喷涂氧化铝涂层的案例研究

《Powder Technology》：Tailoring coatings architecture by controlling the suspension characteristics: a case study of suspension plasma spraying (SPS) Al 2O 3 coatings

本综述系统研究了分散剂类型和pH调节对微米级Al2O3悬浮液稳定性及流变性能的影响机制，揭示了聚乙烯亚胺（PEI）通过静电稳定、空间位阻和静电空间稳定协同作用优化悬浮液特性（粘度≈1-4 mPa·s），并借助甲酸调节pH至8.7强化氢键网络，最终实现沉积涂层柱状微观结构与可控孔隙率的精准调控，为航空航天、能源等领域功能涂层设计提供新范式。

　　

Highlight

通过调控悬浮液特性实现涂层结构定制：以悬浮等离子喷涂（SPS）Al₂O₃涂层为例

Section snippets

Suspension preparation

采用纯度99.9%的Al₂O₃原料（α相含量≥95%），粒径分布1-7微米，d₅₀为2.80微米。配置固含量20 wt%的水基悬浮液，详细参数见表1。相较于有机溶剂，水基体系更具环保性和经济性。

Effect of dispersant type on suspensions properties

不同悬浮液静置后上清液吸光度变化显示（图4c），阳离子分散剂聚乙烯亚胺（PEI）表现出卓越的长期稳定性，其协同静电稳定与空间位阻机制显著延缓沉降（48小时沉降体积仅18.75%）。流变学测试表明PEI修饰的悬浮液具有理想粘度（1-4 mPa·s）和低表面张力，为后续喷涂提供优异加工性能。

Conclusion

本研究证实通过分散剂化学特性调控与pH优化可精准设计微米级悬浮液体系，进而实现SPS涂层微观结构（如柱状结构、梯度层）的可控制备，为航空航天、能源等领域高性能涂层开发提供理论依据和技术路径。

CRediT authorship contribution statement

Yongxin Wang: 文稿审阅-资源整合-项目管理-资金筹措

Wenqian Wang: 初稿撰写-可视化-验证-方法构建-实验探究

Huanjie Fang: 文稿审阅-可视化-监督-方法指导-实验分析

Jianhao Yu: 监督-方法支持-实验协助

Peng Zhou: 监督-形式化分析

Xiaodong He: 项目管理

Jibin Pu: 监督-资源协调-项目管理

Kazuhito Nishimura: [未标注具体贡献]

Declaration of competing interest

作者声明无已知可能影响本研究的财务或个人利益冲突。

Acknowledgments

本研究受宁波市科技创新2025重大专项（项目号2022Z185）资助。