陶瓷涂層技術(shù)知識
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一、金屬基陶瓷涂層簡介
金屬基陶瓷涂層是指涂在金屬表面上的耐熱無機(jī)保護(hù)層或表面膜的總稱。他能改變金屬底材料外表面的形貌、結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成，并賦予底材料新的性能。涂層的種類很多；按其組成可分為硅酸鹽系涂層、氧化物涂層、非氧化物涂層及復(fù)合陶瓷涂層等，按工藝方法可分為熔燒涂層、噴涂涂層、氣相沉積及擴(kuò)散涂層、低溫烘烤涂層、電化學(xué)工藝涂層、溶膠-凝膠涂層及原位原位反應(yīng)涂層等；按其性能與用途可分為溫控涂層（包括溫控、隔熱、紅外輻射涂層等）、耐熱涂層（包括抗高溫氧化、抗腐蝕、熱處理保護(hù)涂層等）、摩擦涂層（包括減磨、耐磨潤滑涂層）、電性能涂層（包括導(dǎo)電、絕緣涂層等）、特種性能涂層（包括電磁波吸收、防原子輻射涂層等）及工藝性能涂層等。
二、金屬基陶瓷涂層制備技術(shù)
1．噴涂法（等離子噴涂法）
圖（1）等離子噴涂陶瓷涂層作業(yè)現(xiàn)場
2．化學(xué)氣相沉積法（CVD）：在相當(dāng)高的溫度下，混合氣體與基體的表面相互作用，使混合氣體的某些成分分解，并在基體表面形成一種金屬或化合物的固態(tài)薄膜鍍層。
3．物理氣相沉積法（PVD）：離子鍍法、濺射法、蒸鍍法、離子注入等，離子化使鍍層更致密。目前CVD和PVD的界限已不明顯，兩者相互滲透，CVD技術(shù)引入等離子活化等物理過程，出現(xiàn)了PACVD技術(shù)，PVD技術(shù)也引入反應(yīng)氣體產(chǎn)生化學(xué)過程。
4．復(fù)合鍍層5．溶膠-凝膠法
6．原位反應(yīng)法
三、應(yīng)用
航天航空工業(yè)： 航天飛機(jī)機(jī)身外皮 發(fā)動機(jī)渦輪葉片 燃燒室內(nèi)壁 齒輪箱傳送裝置 電力電子工業(yè)：增加介電常數(shù)
汽車工業(yè)：為了減輕重量而開發(fā)新一代汽車發(fā)動機(jī)，歐洲、日本的汽車制造廠已經(jīng)采用了合金上電解沉積Ni-SiC復(fù)合鍍層，這種鍍層還能大大提高耐膜性能、潤滑性能和耐高溫氧化性能。將氧化鋯陶瓷粉末噴涂在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)壁，可提高內(nèi)燃機(jī)的工作溫度、節(jié)省燃料和簡化結(jié)構(gòu)。
切削刀具上的應(yīng)用：硬度高、耐熱粘結(jié)性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、切削韌性好、切削性能優(yōu)良等特點。單雙三層刀具，陶瓷鍍層刀具壽命是原來的1-2倍，多鍍層刀具是陶瓷鍍層刀具壽命的0.5-1倍。
圖（2）陶瓷噴涂涂層用于軸套表面
冶金和機(jī)械工業(yè)：金屬的冶煉熱加工和熱處理都要在高溫下進(jìn)行，防止金屬的高溫氧化、滲氮、滲氧，往往在金屬表面涂熱處理保護(hù)涂層。
生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用：改善人體與金屬的生物相容性。
石油化工：防腐 陶瓷、玻璃研制：增加強(qiáng)度和壽命
食品包裝：耐熱、高阻隔、透明度
金屬陶瓷鍍膜技術(shù)在車用內(nèi)燃機(jī)上的應(yīng)用 :
為降低內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)與氣缸套表面的摩擦因數(shù)，提高發(fā)動機(jī)的機(jī)械效率，進(jìn)而提高內(nèi)燃機(jī)的性能，在內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)上應(yīng)用了金屬陶瓷鍍膜技術(shù)。采用此項技術(shù)后，發(fā)動機(jī)成本僅增加3%-5%，而整機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性得到了明顯改善，實用價值很高。
圖（3）陶瓷涂層用于密封件表面
四、發(fā)展方向
1．發(fā)展新涂層：研究解決陶瓷涂層與金屬基體的熱膨脹系數(shù)匹配問題，從而提高涂層與金屬的結(jié)合力。2．發(fā)展新工藝：簡便、成本低、研制效率高以及產(chǎn)生無缺陷涂層的工藝
3．無損探傷方法，韌性、粘結(jié)強(qiáng)度等。
