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保護層或表面膜的總稱。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)： 航天飛機機身外皮 發(fā)動機渦輪葉片 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，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)燃機的燃燒室內(nèi)壁，可提高內(nèi)燃機的工作溫度、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、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
冶金和機械工業(yè)：金屬的冶煉熱加工和熱處理都要在高溫下進行，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)燃機上的應(yīng)用 :
為降低內(nèi)燃機活塞環(huán)與氣缸套表面的摩擦因數(shù)，提高發(fā)動機的機械效率，進而提高內(nèi)燃機的性能，在內(nèi)燃機活塞環(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)動機成本僅增加3%-5%，而整機動力性和經(jīng)濟性得到了明顯改善，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)強度等。
