2020-10-27
陶瓷涂層是繼有機樹脂涂層、金屬及合金涂層之后涌現(xiàn)出來的一大類無機非金屬涂層的總稱，隨著宇航、電子、軍工等尖端科學技術(shù)的發(fā)展，近半個世紀以來，得到了持續(xù)高速的發(fā)展。 陶瓷涂層是在傳統(tǒng)的陶瓷材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型復合材料，它即保持了傳統(tǒng)陶瓷材料的耐高溫、抗磨損、耐腐蝕等優(yōu)點，同時保持了基體材料的結(jié)構(gòu)強度，由于陶瓷涂層的厚度通常都在一毫米之內(nèi)，大大地減少了零件的消極重量，其抗熱沖擊性能優(yōu)于整體陶瓷。
一、陶瓷涂層組成&工藝技術(shù) 可用于陶瓷涂層的主要有：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物陶瓷等。氧化物陶瓷常用的涂層材料有Al2O3，TiO2，ZrO2，Cr2O3，SiO2，MgO，BeO，Y2O3等;碳化物陶瓷主要有SiC，WC，BC，TiC等;氮化物陶瓷主要有Si3N4，TiN，BN，AlN等;硼化物陶瓷，常用的有TiB，ZrB2等。 陶瓷涂層的成型工藝有很多種，如熱噴涂(火焰噴涂、等離子噴涂);氣相沉積(化學氣相沉積、物理氣相沉積);高溫點熱源掃描(聚焦光束熔敷、激光熔敷;還有真空液相燒結(jié)技術(shù)，復合鍍層，溶膠-凝膠技術(shù)，自蔓延高溫合成技術(shù)，搪瓷涂覆技術(shù)，膠粘涂層技術(shù)等。其中熱噴涂技術(shù)是陶瓷涂層的主要成型工藝手段，市場份額在50%以上。
二、陶瓷涂層的使用目的 陶瓷涂層繼承了陶瓷材料的優(yōu)秀的電和熱絕緣性能，耐腐蝕性和低摩擦系數(shù)使其在許多特殊領(lǐng)域得到了應用，目前石油和天然氣，建筑，航空，航天，汽車和電氣等多個行業(yè)都可能會用到陶瓷涂層。下文以應用目的為線索對其展開描述。
防腐功能 陶瓷涂層的一個經(jīng)典應用范疇是石油和天然氣工業(yè)，它們?yōu)樗薪煌ㄟ\輸?shù)?9%提供動力，占世界GDP的2.5%，是在世界上極其重要的部分。而管道運輸則是跑遍地球不可少的工具，然而管道的腐蝕損害可是會帶來巨大災難的，因此管道和其他海上設(shè)備通常會用陶瓷涂層來防止管道腐蝕，這有助于延長設(shè)備的使用壽命，降低維修成本，減少維修停機時間。
石油輸送防腐管道
減少摩擦 陶瓷涂層具有高硬度及低摩擦系數(shù)，因此陶瓷涂層使組件能夠更容易地相互“滑動”，從而減少組件之間的摩擦力或降低磨損。低摩擦陶瓷涂層的一些典型工業(yè)應用包括泵、溜槽、輸送機、閥門和滾珠軸承。
電絕緣 陶瓷涂層通常具有良好絕緣性，除了應用于電子和電氣行業(yè)外，在機械、工業(yè)和汽車行業(yè)的需求也很高。 一些通常用陶瓷涂層絕緣的部件包括：手持工具、電纜架、電路、接觸軸承、發(fā)動機部件。
熱障保護 在航空工業(yè)中的應用是陶瓷涂層的熱障功能經(jīng)典應用方向。由于過熱的金屬部件容易發(fā)生故障，例如熱疲勞翹曲和熔化，陶瓷涂層形成有效的熱障可以保證在高溫下工作的金屬表面受到損壞，可以使發(fā)動機的使用壽命更長。另外，熱屏障陶瓷涂層的使用，允許更高的內(nèi)燃溫度的實現(xiàn)(在某些情況下高于合金的熔點)，從而得到更高推力效率的渦輪機。早在二十世紀七十年代，美國惠普公司生產(chǎn)的JD8發(fā)動機就使用了48種涂層材料，用在2800多個零部件上，有效地延長了發(fā)動機的大修期(從4000h延長至16000h 以上)，熱障涂層是現(xiàn)代航空發(fā)動機的關(guān)鍵技術(shù)之一。
防粘 顯而易見，陶瓷不粘鍋是陶瓷涂層不粘性能的其中一個廣泛應用方向，此外，用于汽車涂料也是另外一個熱門。陶瓷基涂料比其他類型的汽車涂料更受青睞，因為它能在更長的時間內(nèi)保持光潔度，此外，車輛不需要頻繁上蠟。
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