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陶瓷涂层技术知识

2014-10-9 20:00:35

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详细介绍
陶瓷涂层技术知识 
一、金属基陶瓷涂层简介      
金属基陶瓷涂层是指涂在金属表面上的耐热无机保护层或表面膜的总称。他能改变金属底材料外表面的形貌、结构及化学组成,并赋予底材料新的性能。涂层的种类很多;按其组成可分为硅酸盐系涂层、氧化物涂层、非氧化物涂层及复合陶瓷涂层等,按工艺方法可分为熔烧涂层、喷涂涂层、气相沉积及扩散涂层、低温烘烤涂层、电化学工艺涂层、溶胶-凝胶涂层及原位原位反应涂层等;按其性能与用途可分为温控涂层(包括温控、隔热、红外辐射涂层等)、耐热涂层(包括抗高温氧化、抗腐蚀、热处理保护涂层等)、摩擦涂层(包括减磨、耐磨润滑涂层)、电性能涂层(包括导电、绝缘涂层等)、特种性能涂层(包括电磁波吸收、防原子辐射涂层等)及工艺性能涂层等。    
二、金属基陶瓷涂层制备技术    

1.喷涂法(等离子喷涂法)    

图(1)等离子喷涂陶瓷涂层作业现场

2.化学气相沉积法(CVD):在相当高的温度下,混合气体与基体的表面相互作用,使混合气体的某些成分分解,并在基体表面形成一种金属或化合物的固态薄膜镀层。    

3.物理气相沉积法(PVD):离子镀法、溅射法、蒸镀法、离子注入等,离子化使镀层更致密。目前CVD和PVD的界限已不明显,两者相互渗透,CVD技术引入等离子活化等物理过程,出现了PACVD技术,PVD技术也引入反应气体产生化学过程。    

4.复合镀层    
5.溶胶-凝胶法    
6.原位反应法   

 三、应用      

航天航空工业: 航天飞机机身外皮 发动机涡轮叶片 燃烧室内壁 齿轮箱传送装置     电力电子工业:增加介电常数     

 汽车工业:为了减轻重量而开发新一代汽车发动机,欧洲、日本的汽车制造厂已经采用了合金上电解沉积Ni-SiC复合镀层,这种镀层还能大大提高耐膜性能、润滑性能和耐高温氧化性能。将氧化锆陶瓷粉末喷涂在内燃机的燃烧室内壁,可提高内燃机的工作温度、节省燃料和简化结构。      

切削刀具上的应用:硬度高、耐热粘结性强、化学稳定性高、切削韧性好、切削性能优良等特点。单双三层刀具,陶瓷镀层刀具寿命是原来的1-2倍,多镀层刀具是陶瓷镀层刀具寿命的0.5-1倍。    

细管内壁喷涂陶瓷涂层

图(2)陶瓷喷涂涂层用于轴套表面

冶金和机械工业:金属的冶炼热加工和热处理都要在高温下进行,防止金属的高温氧化、渗氮、渗氧,往往在金属表面涂热处理保护涂层。     

生物医学的应用:改善人体与金属的生物相容性。     

石油化工:防腐      陶瓷、玻璃生产:增加强度和寿命     

食品包装:耐热、高阻隔、透明度   


金属陶瓷镀膜技术在车用内燃机上的应用 :   

为降低内燃机活塞环与气缸套表面的摩擦因数,提高发动机的机械效率,进而提高内燃机的性能,在内燃机活塞环上应用了金属陶瓷镀膜技术。采用此项技术后,发动机成本仅增加3%-5%,而整机动力性和经济性得到了明显改善,实用价值很高。

图(3)陶瓷涂层用于密封件表面


 四、发展方向     

1.发展新涂层:研究解决陶瓷涂层与金属基体的热膨胀系数匹配问题,从而提高涂层与金属的结合力。     
2.发展新工艺:简便、成本低、生产效率高以及产生无缺陷涂层的工艺    
3.无损探伤方法,韧性、粘结强度等。      
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