热喷涂氧化钇（Y₂O₃）涂层在制备或服役过程中呈现粉色或浅红色，主要源于材料成分、晶体缺陷及工艺条件的综合作用。以下是具体成因及对应机制的分析：

💎 一、杂质元素的显色效应

氧化钇涂层变色常由微量金属杂质引发，尤其在高温喷涂环境下杂质离子会改变材料的光学特性：

铁（Fe³⁺）杂质‌：

铁离子嵌入氧化钇晶格后吸收蓝光等短波长光，反射光呈现红色调，含量达ppm级即可显著显色。

铬（Cr³⁺）杂质‌：

铬离子优先吸收绿光，导致涂层反射光谱偏向红色区域。

杂质来源：原料粉末纯度不足（如稀土矿伴生元素残留）或喷涂设备污染。‌

⚗️ 二、晶体结构缺陷导致的色心形成

高温喷涂过程中的快速热循环会破坏氧化钇晶体完整性，产生两类致色缺陷：

氧空位（F色心）‌：

喷涂时氧原子从晶格逸出形成空位，捕获电子后形成F色心，吸收特定波长光引发红移现象。理论计算表明，空位浓度达到阈值时材料必然显红。‌

晶格畸变‌：

超过1500℃的喷涂温度可能导致晶格参数改变，X射线衍射证实畸变结构与颜色变化存在相关性。此类结构缺陷会干扰电子能带分布，增强红光反射。‌

🔥 三、工艺参数失控诱发化学反应

喷涂环境与操作条件直接影响涂层化学状态：

还原性气氛的影响‌：

若喷涂环境含氢气（H₂）或一氧化碳（CO），部分Y³⁺被还原为低价态Y²⁺，离子价态变化显著改变电子跃迁行为，导致红色显现。‌

有机物残留碳化‌：

设备未彻底清洁时，残留有机物在高温下碳化，碳颗粒吸附于涂层表面或晶界，吸收短波光强化红外观感。‌

温度失调‌：

温度过低（＜1500℃）时粉末熔融不充分，结构疏松加剧光散射不均；

温度过高（＞1800℃）则加速杂质扩散与氧空位形成，提高变红概率。‌

🛠️ 四、控制变色的关键技术措施

针对上述成因，可通过以下手段抑制或消除粉色现象：

控制方向‌                                      ‌具体方法‌

原料纯化‌ |  选用99.995%以上高纯氧化钇粉体，降低铁、铬等杂质含量‌

工艺优化‌ |  喷涂温度控制在1600~1800℃，采用惰性气体（如氩气）保护避免还原反应‌

设备管理‌ |  彻底清洁送粉管路及喷枪，防止有机物残留碳化‌

后处理‌    |   对已变色涂层进行氧化退火（800℃），修复氧空位并消除色心‌

💎 五、应用场景中的稳定性保障

在半导体刻蚀腔体、航空发动机热障涂层等关键领域，需通过以下组合策略维持氧化钇涂层的稳定性：

半导体设备‌：采用AUDI造粒粉（D50=30-35μm）+三阴极等离子喷涂，结合强度＞39MPa，抗剥落寿命＞8000小时‌；

高温防护‌：添加硅酸盐形成复合涂层，抑制晶格畸变并分散热应力‌。

通过原料控制、工艺精确调控及后处理修复，可有效规避氧化钇涂层的异常变色问题，确保其在极端环境下的功能可靠性‌。

锦州市金江喷涂材料有限公司的研发人员专注热喷涂材料二十余年，累计服务全球涂层企业500+，通过ISO质量管理体系认证并于2024年获得高新技术企业称号。