La0.75Sr0.25MnO3鈣鈦礦涂層抗結(jié)焦性能研究

李中青，梁貽景，王聯(lián)程，舒子涵，赫遠(yuǎn)韜，全 輝，王志遠(yuǎn)

(上海理工大學(xué)能源與動力工程學(xué)院，上海 200093)

在烴類熱裂解法生產(chǎn)烯烴的過程中,裂解爐管內(nèi)壁的結(jié)焦現(xiàn)象嚴(yán)重影響乙烯裂解爐的穩(wěn)定運行和增效提質(zhì)?？菇Y(jié)焦催化涂層技術(shù)不僅可以有效抑制催化結(jié)焦行為,同時可催化焦炭燃燒反應(yīng),具有良好的應(yīng)用前景,已得到了國外研究者和乙烯生產(chǎn)商的廣泛關(guān)注[1-3]。鈣鈦礦材料由于具有表面豐富的化學(xué)吸附氧組分的賦存、靈活的改性方法、較高的熱穩(wěn)定性、優(yōu)異的氧化/還原性能等優(yōu)勢,已在工程熱化學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[4-6]。

鑭系鈣鈦礦氧化物L(fēng)aBO3(B表示Mn,Fe,Cr)作為尾氣凈化催化劑已經(jīng)在柴油機(jī)污染物排放控制方面受到研究者們的關(guān)注。通過B位離子的摻雜和調(diào)控,鈣鈦礦對于焦炭、CO、NO、CH4的氧化和碳?xì)浠衔锏倪x擇性氧化過程顯示出了較強(qiáng)的催化作用[7-8]。受此啟發(fā),本課題組前期采用漿料法,在HP40合金表面制備Sr離子摻雜A位的 La1-xSrxMnO3類鈣鈦礦涂層,并考察了短時期內(nèi)涂層的抗熱裂解結(jié)焦性能。試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),La1-xSrxMnO3鈣鈦礦涂層的抗結(jié)焦性能隨著Sr含量的提高而增強(qiáng)。Sr的摻雜有利于涂層中氧空位的形成,提高了涂層對焦炭氧化燃燒反應(yīng)的催化活性[9]。但采用該方法制備涂層時,由于黏結(jié)劑在高溫條件下的揮發(fā)和燒毀,導(dǎo)致裂解氣氛仍可通過涂層粒子之間的微孔與金屬基底接觸,使得涂層無法完全抑制催化結(jié)焦過程。基于此,本課題以商用La0.75Sr0.25MnO3粉體作為涂覆材料,利用等離子噴涂技術(shù)在310S合金表面制備鈣鈦礦涂層。同時,對涂層的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,對涂層的抗結(jié)焦效果進(jìn)行評價。在此基礎(chǔ)上,對涂層經(jīng)多次結(jié)焦/清焦循環(huán)后的抗結(jié)焦性能進(jìn)行考察,探索鈣鈦礦材料在抑制熱裂解結(jié)焦涂層技術(shù)方面的應(yīng)用前景。

1 實 驗

1.1 試驗原料

基板材料為310S合金,具體元素組成如表1所示,噴涂試驗所需的合金尺寸為100 mm×100 mm×2 mm。在噴涂之前,對合金表面進(jìn)行清潔和噴砂處理,以去除合金表面的氧化層,增加表面粗糙程度,增強(qiáng)涂層粒子與基底之間的結(jié)合能力。

La0.75Sr0.25MnO3粉體購自寧波索福人能源技術(shù)公司,粉體粒徑為15～45 μm,粉體形貌如圖1所示。

圖1 La0.75Sr0.25MnO3粉體形貌

1.2 等離子噴涂工藝

采用瑞士等離子技術(shù)公司的大氣等離子噴涂系統(tǒng)(R750-C)進(jìn)行噴涂。噴涂過程中,影響粉體粒子沉積過程的因素包括功率、電流、粉末進(jìn)給速、噴涂距離和載氣壓力等[10]。為了確定合理的噴涂工藝參數(shù),首先選取3種不同噴涂參數(shù)進(jìn)行了涂層涂覆,并通過涂層微觀形貌特征的對比,獲得較為合理的LSM涂層的噴涂條件。試驗所選取的較為適宜的等離子噴涂參數(shù)如表2所示,將不同條件下制備得到的涂層分別記為LSM-1,LSM-2,LSM-3。

表2 LSM等離子噴涂工藝參數(shù)

1.3 熱裂解結(jié)焦評價試驗

裂解試驗在自制熱裂解結(jié)焦評價試驗臺中進(jìn)行[11-12]。采用輕石腦油作為裂解原料,物性參數(shù)如表3所示,裂解試驗參數(shù)如表4所示。試驗裝置主要組成包括平流泵、預(yù)熱爐、裂解爐、冷卻罐和凈化裝置等。采用平流泵對流量進(jìn)行調(diào)控,平流泵型號為2PB-10005II,流量為0.1～99.9 mL/min,工作壓力為0～5 MPa,重復(fù)精度不大于1%。各加熱爐溫度由鎧裝K型熱電偶測量并轉(zhuǎn)化為電信號在溫控儀表上顯示,溫度誤差在±1 ℃范圍內(nèi)。

表3 輕石腦油的物性參數(shù)

表4 裂解試驗參數(shù)

在對空白310S試樣進(jìn)行裂解結(jié)焦試驗前,需對其進(jìn)行預(yù)氧化處理。首先將經(jīng)180#和400#砂紙打磨后的310S合金試樣于乙醇中進(jìn)行超聲清洗,隨后將試樣置于管式爐,在空氣氣氛中,以10 ℃/min速率升溫至900 ℃,保溫6 h,其中,空氣流量為700 mL/min。

結(jié)焦/清焦循環(huán)試驗的過程如下：在850 ℃條件下進(jìn)行熱裂解結(jié)焦試驗,時間持續(xù)1 h;關(guān)閉平流泵,將反應(yīng)器溫度降至800 ℃,利用平流泵向反應(yīng)器內(nèi)通入去離子水,流量為1 mL/min,清焦操作時間為1 h;重復(fù)上述過程,完成結(jié)焦/清焦循環(huán)試驗。

結(jié)焦試驗采用稱重法對試樣結(jié)焦性能進(jìn)行評價。在相同條件下進(jìn)行3次試驗,增重結(jié)果取3次稱重平均值,誤差控制在5%以下。相應(yīng)的結(jié)焦速率表達(dá)式為：

(1)

式中：Δm為裂解時間段Δti條件下試樣表面的結(jié)焦增量,mg;L為試樣表面積,mm2;Δti為裂解試驗時間段ti-ti-1,h;Si為試樣表面結(jié)焦速率,mg/(mm2·h)。

結(jié)焦抑制效率表達(dá)形式為：

(2)

式中：ma為空白氧化試樣表面結(jié)焦量,g;mb為涂層試樣表面結(jié)焦量,g;K為結(jié)焦抑制率。

1.4 表征手段

采用捷克Tescan公司生產(chǎn)的Tescan Mira3型掃描電子顯微(SEM)和英國牛津儀器公司生產(chǎn)的AZtecX-Max20型X射線能譜儀(EDS)對涂層的形貌和成分進(jìn)行了分析。采用日本理學(xué)株式會社公司生產(chǎn)的Smartlab-9KW型X射線衍射儀(XRD)對涂層的物相組成進(jìn)行表征,衍射角2θ的范圍為10°～90°,掃描速率為10(°)/min。采用美國Thermo Fisher公司生產(chǎn)的Nexsa型X射線光電子能譜儀獲得涂層的X射線光電子能譜(XPS),采用單色器Al靶(1 486.6 eV),以C 1s(284.8 eV)峰為內(nèi)標(biāo)校正,其中窄掃通過能為40 eV,步長為0.5 eV,寬掃通過能為160 eV,步長為1 eV。采用英國雷尼紹公司生產(chǎn)的inVia-reflex型激光拉曼光譜儀(Raman)獲得焦炭的拉曼光譜,其中顯微鏡放大倍數(shù)為50倍,激光能量范圍為0.07～2.00 mW,拉曼位移范圍為800～2 000 cm-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 鈣鈦礦涂層的形貌

在等離子噴涂過程中,以高溫高速的等離子焰流作為熱源,將鑭鍶錳粉體在高溫條件被加熱到熔融狀態(tài)。在該條件下,粉體粒子具備較高的動能和溫度,并與基板猛烈撞擊,同時,熔融粒子之間不斷融合,最終形成附著牢固的沉積涂層。鈣鈦礦涂層的SEM形貌如圖2所示。從圖2(a),(c),(e)可見,3種參數(shù)條件下噴涂得到涂層的厚度均約為30 μm,厚度較為均勻。由圖2(b),(d),(f)可見,涂層粒子結(jié)合緊密,表面較為平整。由圖2(b)中涂層的局部放大區(qū)域可見,LSM-1涂層表面存在孔隙,部分涂層粒子聚集在一起形成塊狀組織,這是由于鈣鈦礦粉體在高溫噴涂過程中被完全融化后,在隨后撞擊基板時產(chǎn)生了飛濺的情況所致[13]。由圖2(f)可知,LSM-3涂層表面也出現(xiàn)了較多的固體塊狀顆粒。從圖2(c)上的微觀形貌可見,LSM-2涂層較為平整,表面沒有出現(xiàn)明顯的飛濺、隆起和凹陷的現(xiàn)象,涂層涂覆效果相較于LSM-1和LSM-3更為理想。

圖2 不同噴涂條件下涂層樣品表面和截面SEM形貌

2.2 La0.75Sr0.25MnO3涂層元素組成和結(jié)構(gòu)

圖3為La0.75Sr0.25MnO3粉體及LSM-2涂層的XRD圖譜。由圖3可知,鈣鈦礦粉體和涂層在2θ為22.2°,32.6°,40.3°,46.5°,58.2°,68.0°,77.9°處均出現(xiàn)了衍射峰,表明涂層保留了粉體中LaMnO3類型鈣鈦礦的立方晶體結(jié)構(gòu),這與文獻(xiàn)中的試驗結(jié)果相一致[14-15]。

圖3 La0.75Sr0.25MnO3粉體及LSM-2涂層的XRD圖譜◆—LaMnO3

圖4為LSM-2涂層沿截面方向的元素分布。由圖4可知,沿涂層截面方向(90～120 μm),La,Sr,Mn,O等元素分布較為均勻,表明高溫等離子熱噴涂過程中,鈣鈦礦粉體完全融化并被涂布在基底表面,涂層中未形成空穴、組織偏析等明顯缺陷。涂層中Ni、Cr等元素的出現(xiàn)主要來自于高溫噴涂過程中基體中金屬元素向表面的擴(kuò)散,但其未在涂層中形成新相(見圖3)。此外,在涂層與基體結(jié)合部位也出現(xiàn)了較為明顯的粉體組成元素的能量密度譜線,這表明等離子噴涂過程中粉體組成元素同時也向基底內(nèi)部滲入,從而增強(qiáng)了粉體與基底之間的結(jié)合強(qiáng)度。

圖4 LSM-2涂層沿截面方向的能譜線掃描分析圖譜

為了考察La0.75Sr0.25MnO3涂層的元素組成,在LSM-2樣品表面進(jìn)行了EDS元素分析測試,結(jié)果見表5。由表5可知,粉體中存在La、Sr、Mn、O、C和少量的其他元素。相較于粉體,涂層的La、Sr元素含量沒有明顯變化,而C元素含量明顯上升,這可能是由于在高溫涂覆的過程中,粉體中黏結(jié)劑中的有機(jī)組分熱解導(dǎo)致焦炭成分的生成[16]。同時,涂層中Mn元素的含量由18.83%降至7.61%。這主要是由于粉體在高溫噴涂過程中出現(xiàn)了錳元素的揮發(fā)。粉體中元素的揮發(fā)情況主要與各組分的熔沸點差異有關(guān)。其中,氧化鑭的沸點為4 200 ℃、氧化鍶的沸點為3 000 ℃,而二氧化錳的沸點為535 ℃。因此,在噴涂過程中Mn元素更容易揮發(fā),導(dǎo)致涂層中Mn含量有所下降。

表5 鈣鈦礦粉體和LSM-2涂層的EDS元素組成 %

采用X射線光電子能譜對鈣鈦礦涂層和粉體中元素的價態(tài)進(jìn)行分析,鈣鈦礦涂層的XPS圖譜見圖5所示。通過軟件Avantage對La,Sr,Mn,O元素的特征峰進(jìn)行分峰擬合,并由Gaussian曲線的峰面積統(tǒng)計各元素的相對含量,鈣鈦礦涂層與粉體的Mn 2p氧化態(tài)組成及分布如表6所示。由圖5可知,位于La 3d位置的峰位可分為兩個子峰群,位于833.7～834.6 eV及837.7～838.3 eV處的峰位歸屬于La 3d5/2,位于850.5～851.3 eV及853.9～855 eV處的峰位歸屬于La 3d3/2;位于Sr 3d位置的峰群也可分為兩個子峰群,位于132.19～133.03 eV處的峰位歸屬于Sr 3d5/2,位于133.93～135 eV處的峰位歸屬于Sr 3d3/2;O 1s位置的峰位中,位于528.98～529.53 eV處的峰位歸屬于晶格氧,位于531.39～531.53 eV處的峰位歸屬于吸附氧[17-19];鈣鈦礦粉體及涂層結(jié)構(gòu)中的Mn 2p峰位可分解為6個子峰,位于641～641.08 eV和651.98～652.80 eV處的峰位歸屬于Mn2+的Mn 2p3/2和Mn 2p1/2,位于642.09～642.39 eV和652.95～653.34 eV處的峰位歸屬于Mn3+的Mn 2p3/2和Mn 2p1/2,位于644.61～644.73 eV和655.51～655.63 eV處的峰位歸屬于Mn4+的Mn 2p3/2和Mn 2p1/2。由表6可知,粉體經(jīng)等離子噴涂形成涂層之后,Mn4+和Mn3+離子含量下降,而Mn2+離子含量上升。同時,由表5可知,經(jīng)由等離子噴涂法制備得到的涂層中,Mn元素的含量也出現(xiàn)了下降。出現(xiàn)上述情況的原因主要是由于等離子噴涂過程中高強(qiáng)度的氬氣電流作用導(dǎo)致等離子體射流中小部分的鈣鈦礦相會出現(xiàn)分解和揮發(fā),分解產(chǎn)物主要為La2O3和MnO/MnO2,而分解得到的含錳氧化物進(jìn)一步發(fā)生如下反應(yīng)[20]：

圖5 LSM-2涂層的XPS圖譜

表6 Mn 2p氧化態(tài)物種組成及分布

(3)

低熔沸點的高價態(tài)MnO2和Mn2O3更容易熔融并揮發(fā),同時析出部分氧元素。因此,會出現(xiàn)Mn2+占Mn的比例上升的情況。

2.3 La0.75Sr0.25MnO3涂層的抗結(jié)焦性能

2.3.1結(jié)焦增重及速率

將LSM-2試樣切割成20 mm×10 mm×2 mm形狀的片狀試樣,并通過結(jié)焦試驗平臺對涂層的抗結(jié)焦性能進(jìn)行考核。同時,采用相同材質(zhì)和形狀的空白氧化合金試樣作為對比。表7為不同裂解時間下空白氧化試樣和La0.75Sr0.25MnO3涂層表面焦炭沉積情況。由表7可知：相較于空白氧化試樣,La0.75Sr0.25MnO3涂層表面焦炭沉積質(zhì)量明顯降低,表明La0.75Sr0.25MnO3涂層具有良好的抑制結(jié)焦效果;在裂解時間為3 h時,空白氧化試樣表面的結(jié)焦速率較1 h裂解條件下的結(jié)焦速率有明顯的上升,這是因為在該階段,裂解氣氛直接與金屬基底接觸,試樣表面的結(jié)焦行為主要由催化結(jié)焦過程控制。通常,在金屬活性組分的催化作用下,烴類化合物不斷脫氫,并在活性粒子的端部發(fā)生碳的析出,導(dǎo)致焦炭呈現(xiàn)絲狀形貌。在該階段,結(jié)焦速率主要由碳元素在金屬粒子中的擴(kuò)散行為決定,結(jié)焦速率較高。在裂解時間為3 h的條件下,La0.75Sr0.25MnO3涂層表面的結(jié)焦速率以及抑制結(jié)焦效率均較1 h條件下略有上升。但總體上,鈣鈦礦涂層由于有效地屏蔽金屬元素與碳?xì)浠衔锝佑|,在較短裂解時間內(nèi)表現(xiàn)出良好的抑制結(jié)焦的效果。同時,鈣鈦礦涂層表面賦存的化學(xué)吸附氧Oads提高了涂層對焦炭氧化燃燒反應(yīng)的催化活性[圖5(d)],進(jìn)一步降低了熱裂解焦炭的沉積。

表7 不同裂解時間下空白氧化試樣和La0.75Sr0.25MnO3涂層表面焦炭沉積情況

2.3.2焦炭的形貌和化學(xué)結(jié)構(gòu)

不同裂解時間下空白氧化試樣及La0.75Sr0.25MnO3涂層表面的焦炭沉積形貌如圖6所示。由圖6可知：空白試樣表面的焦層主要由絲狀焦和無定形結(jié)構(gòu)焦組成,且隨著裂解時間由1 h延長到3 h,表面焦層中絲狀焦特征更為明顯,焦絲數(shù)量增加,表明隨著熱裂解過程的進(jìn)行,催化結(jié)焦現(xiàn)象變得更嚴(yán)重;當(dāng)裂解時間為1 h和3 h時,La0.75Sr0.25MnO3涂層表面焦層主要是以顆粒狀焦炭和無定形結(jié)構(gòu)焦炭為主。

圖6 不同裂解時間條件下空白氧化試樣與La0.75Sr0.25MnO3涂層表面的焦炭形貌

由形貌分析可知,涂層明顯抑制了裂解初期焦炭的形成和生長,抑制結(jié)焦效果良好。結(jié)合涂層表面結(jié)焦質(zhì)量情況分析可知,鈣鈦礦涂層通過屏蔽金屬基底中Fe、Ni等元素與裂解氣氛的接觸,抑制了催化結(jié)焦的產(chǎn)生和生長,降低了合金表面的熱結(jié)焦速率。

拉曼光譜可以用來研究涂層表面沉積焦炭的結(jié)構(gòu)特征。圖7為裂解時間3 h下焦炭的拉曼光譜。由圖7可知,在拉曼位移為1 350 cm-1和1 580 cm-1附近有兩個強(qiáng)峰,分別為碳材料一階拉曼光譜的D峰和G峰。利用Origin 9.0 軟件對焦炭的特征峰進(jìn)行分峰擬合,擬合參數(shù)結(jié)果見表8。

圖7 空白氧化試樣及La0.75Sr0.25MnO3涂層表面焦炭的拉曼光譜

表8 不同條件下沉積焦炭的拉曼光譜擬合結(jié)果

G峰是石墨狀sp2雜化C—C鍵散射的結(jié)果,來源于該化學(xué)鍵的所有伸縮振動模式;D峰是無序碳共有的特征,源于芳香環(huán)式結(jié)構(gòu)的伸縮振動模式。峰面積強(qiáng)度的比(ID/IG)可作為材料石墨化程度的評判標(biāo)準(zhǔn),用來定性評價結(jié)焦層中無定形結(jié)構(gòu)焦炭含量[21]。由表8可知,涂層表面焦層拉曼光譜的G峰寬度不僅比D峰窄,峰面積也較小,表明熱裂解焦層中碳原子的排列有序程度較差,焦層中存在大量的無定形結(jié)構(gòu)焦炭,這與SEM的表征結(jié)果吻合。鈣鈦礦涂層ID/IG的值大于空白氧化試樣,這是因為鈣鈦礦涂層降低了有序化程度較高的催化結(jié)焦的數(shù)量,從而導(dǎo)致碳原子排列的無序化程度增加,無定形結(jié)構(gòu)焦炭的含量增加,石墨化程度降低[22]。

2.3.3結(jié)焦/清焦循環(huán)對鈣鈦礦涂層抗結(jié)焦性能的影響

在高溫?zé)峤猸h(huán)境下,抗結(jié)焦涂層可能會由于熱裂解結(jié)焦/清焦過程中周期性的冷/熱疲勞和振動而剝落,導(dǎo)致涂層失去抗結(jié)焦能力[23]。試驗中對等離子噴涂法制備得到的鈣鈦礦涂層在多次結(jié)焦/清焦循環(huán)后的抗結(jié)焦性能進(jìn)行了考察。

La0.75Sr0.25MnO3涂層和空白氧化試樣表面結(jié)焦質(zhì)量與結(jié)焦/清焦循環(huán)次數(shù)的關(guān)系如圖8所示。試驗結(jié)果表明,隨著結(jié)焦/清焦循環(huán)次數(shù)的增加,La0.75Sr0.25MnO3涂層表面焦炭沉積量也在增加,但是,與空白氧化試樣相比,涂層表面焦炭沉積較少。圖9為結(jié)焦/清焦循環(huán)后La0.75Sr0.25MnO3涂層及表面焦層形貌。由圖9可知：經(jīng)過6次結(jié)焦/清焦循環(huán)后La0.75Sr0.25MnO3涂層表面有部分裂痕;第7次結(jié)焦試驗后的La0.75Sr0.25MnO3涂層表面出現(xiàn)少量絲狀焦炭和大量的無定形焦炭,這主要是因為在結(jié)焦/清焦循環(huán)過程中,冷/熱沖擊造成涂層表面出現(xiàn)了剝落,使得合金基底再一次暴露于裂解氣氛中,進(jìn)而在涂層剝落部位引發(fā)了催化結(jié)焦行為等。經(jīng)過6次結(jié)焦/清焦循環(huán)后,等離子噴涂的涂層仍保持有一定的抗結(jié)焦性能,其表面焦層主要由催化結(jié)焦和無定形結(jié)構(gòu)焦炭組成。

圖8 La0.75Sr0.25MnO3涂層和空白氧化試樣經(jīng)過6次結(jié)焦/清焦循環(huán)后表面的結(jié)焦量■—La0.75Sr0.25MnO3; ■—空白氧化試樣

圖9 結(jié)焦/清焦循環(huán)后La0.75Sr0.25MnO3涂層及表面焦層形貌

在乙烯裂解爐中,不僅要求抗結(jié)焦涂層具有一定的抗熱沖擊性能,同時,由于涂層在800～900 ℃條件下長期使用,因此涂層的高溫穩(wěn)定性也是影響涂層抗結(jié)焦性能的因素之一。高溫穩(wěn)定試驗在管式加熱爐中進(jìn)行,加熱溫度為900 ℃,保溫時間為12 h。試驗結(jié)束后,利用XRD考察涂層的結(jié)構(gòu)變化,結(jié)果如10所示。

由Jade軟件分析可知,圖10中出現(xiàn)在2θ為22.2°,32.6°,40.3°,43.5°,46.5°,50.7°,52.6°,58.2°,68.0°,77.9°位置的峰對應(yīng)為鈣鈦礦La0.75Sr0.25MnO3成分,表明等離子噴涂法制備得到的抗結(jié)焦涂層在高溫使用環(huán)境下未發(fā)生明顯的分解,結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。在2θ為43.5°和50.7°位置出現(xiàn)了較為明顯的Cr元素的特征峰,表明在高溫條件下基底中的Cr元素向涂層中遷移,但未與涂層組成元素形成新相[24]。在固體氧化物燃料電池的研究中,研究者發(fā)現(xiàn),在高溫下(約1 000 ℃)電池金屬連接體材料中的Cr元素向外擴(kuò)散,并被氧化為高價態(tài)的CrO3或CrO2(OH)2,造成Cr元素的揮發(fā)。而揮發(fā)態(tài)氧化物易與陰極材料La1-xMnxO3反應(yīng),生成CrMnO4和SrCrO4等尖晶石結(jié)構(gòu)化合物,使電極性能迅速衰弱[25]。

圖10 900 ℃、保溫12 h條件下LSM-2涂層的XRD圖譜●—LaMnO3; ◆—Cr

3 結(jié) 論

受鈣鈦礦材料在汽車尾氣處理應(yīng)用方面脫除碳?xì)浠衔锏膯l(fā),采用商用鈣鈦礦粉體,利用等離子噴涂法在310S不銹鋼基底表面制備了La0.75Sr0.25MnO3鈣鈦礦涂層,研究了涂層的抗結(jié)焦性能,并對鈣鈦礦涂層的形貌、結(jié)構(gòu)和抗結(jié)焦效果進(jìn)行了考察,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對其抑制結(jié)焦機(jī)理進(jìn)行了討論,主要結(jié)論如下：

(1)以涂層微觀形貌作為涂布質(zhì)量依據(jù),選取了較為合理的噴涂工藝參數(shù)：電流為480 A,電壓為41 V,N2流量為5 L/min,Ar流量為5.5 L/min,進(jìn)粉速率為160 g/min,噴涂距離為80 mm。在該條件下,所獲得的涂層沉積效果較好,涂層粒子融合均勻,涂層與基底結(jié)合情況良好。

(2)對涂層的元素組成和結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果表明,等離子噴涂制備的La0.75Sr0.25MnO3涂層具有完整的鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)。等離子噴涂制備La0.75Sr0.25MnO3涂層與基底結(jié)合緊密,具有完整、均勻的表面結(jié)構(gòu)。

(3)結(jié)焦試驗結(jié)果表明,與空白310S氧化試樣相比,La0.75Sr0.25MnO3涂層在1 h和3 h的結(jié)焦試驗中的抑制結(jié)焦率分別達(dá)到70.4%和64.8%。經(jīng)過6次結(jié)焦/清焦循環(huán)試驗后,鈣鈦礦涂層的抑制率仍保持在35.6%,在高溫(900 ℃)條件下,涂層仍保持良好的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。