在工程材料中，金屬材料是應用最廣泛的材料，但由于其具有易磨損、硬度低和易腐蝕等缺點，已經難以滿足現代生產的要求。為了彌補金屬材料的缺陷，表面工程技術應運而生。在金屬材料表面制備陶瓷涂層，形成金屬陶瓷復合材料，不僅可以保留該材料的金屬特性，同時還使其具備陶瓷材料耐磨、耐熱、耐高溫和耐腐蝕等優點，因而該技術在電力、化工、印刷、航空航天和醫療等領域備受關注。
熱噴涂技術及優點
熱噴涂技術具有以下優點：
?。?）噴涂基體和噴涂材料很廣泛，不受限制；
?。?）噴涂對象可以是復雜零件，不受零件形狀的限制；
?。?）操作簡單方便，能夠對基體的耐磨性、硬度和導熱等性能有較好的改善效果，且不會引起基體較大的應力變形。
陶瓷涂層材料
陶瓷涂層材料主要包括氧化物、硼化物、硅化物、碳化物陶瓷，它們的熔點都很高，大多在2000℃以上，化學穩定性良好。
其中氧化物應用較多，它們在氧化性氣氛中有優良的化學穩定性，熔點很高，還具有很好的耐磨性和電絕緣性能。因而多作為耐高溫、耐隔熱、絕緣、耐磨、耐腐蝕涂層。應用較多的氧化物陶瓷有氧化鋁、氧化鎂、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯等。
金屬碳化物的熔點比其化合物中金屬元素的熔點高，在高溫下有良好的機械性能，所以適宜于耐熱涂層。幾乎所有碳化物都是電和熱的良導體。典型的碳化物是碳化鎢，它還具有很高的硬度，因而有良好的耐磨性，常用于機械密封和要求耐磨的軸頸等。
其它陶瓷也都可作為熱噴涂材料。所有陶瓷都有一個共同的缺點，就是材料沒有延展性，硬而脆，因此不可能制成線材，絕大多數是以粉末材料出現，也有將其制成棒材用于熔棒式噴涂的。
熱噴涂陶瓷涂層技術
1、電弧噴涂
電弧噴涂是利用燃燒于兩根連續送進的金屬絲之間的電弧將金屬熔化，熔融金屬通過壓縮空氣霧化、噴涂，在工件表面形成涂層的技術。這項技術具有以下特點：
?。?）具有普遍適用性和較高的效率；
?。?）制備涂層質量較高，防腐性較好，并且與基體結合度良好；
?。?）制備的陶瓷涂層具有較好的可修復性。
2、火焰噴涂
火焰噴涂是一種用于表面防護和強化的工藝，近年來得到了快速發展。它是利用可燃氣體（C2H2、H2、C3H8和石油液化氣等）燃燒產生的高溫來熔化噴涂材料，然后通過壓縮空氣以較快的速度噴涂到基體表面，從而形成涂層。該技術具有以下特點：
?。?）基體可以是金屬也可以是非金屬；
?。?）可以噴涂多種材料；
?。?）噴涂后基體變形量較??；
?。?）具有巨大的能量輸出，可以達到普通火焰噴涂的7倍；
?。?）涂層綜合性能較高，孔隙率可以達到等離子噴涂的1/6左右。
3、等離子噴涂
等離子噴涂是熱噴涂技術中最為重要的一種。利用直流電弧放電，把高溫加熱的氬氣、氮氣、氦氣等氣體部分電離成離子束，在電弧放電部位四周強制流過低溫氣體，產生熱收縮效應，使電弧放電部位斷面縮小，導致能量密度和電流密度升高，最高溫度可達20000℃。由于等離子噴涂溫度高，氣氛可控制，可以用來噴涂各類高熔點的金屬、氧化物和其他各種材料。
等離子噴涂具有以下特點：
?。?）可噴涂材料種類多樣，應用廣泛；
?。?）生產效率高，并且可制備較高質量的涂層；
?。?）對基體的影響較小，幾乎不會引起基體熱變形。
熱噴涂陶瓷涂層技術的應用
1、熱障涂層
2、可磨耗密封涂層
現代航空發動機采用壓氣機使空氣增壓升溫，高溫壓縮空氣進入燃燒室使燃料充分燃燒是提高發動機的功率和熱效率的主要措施之一。采用熱噴涂技術在壓氣機渦殼內表面噴涂可磨耗密封涂層，與壓氣機葉片尖部的硬質涂層形成一對可磨耗密封磨損副，在運行過程中能形成理想的徑向氣流間隙，獲得最大的壓差，從而顯著提高發動機的功率，降低航空汽油的消耗。
3、功能涂層
等離子噴涂超音速噴涂超導陶瓷涂層都已應用成功。超導陶瓷涂層在磁屏蔽、微波元件、各類傳輸器、量子電子器件等方面顯示出良好的應用前景。
4、抗高溫黏著磨損涂層
熱處理爐輥、支承輥、燒結爐輥等高溫輥子多在800℃——1200℃高溫下運行，采用熱噴涂技術，在高溫爐輥表面噴涂特種陶瓷或金屬陶瓷涂層，具有良好的耐高溫、抗氧化、抗黏著、防節瘤和自清理凈化功能，既可顯著提高爐輥使用壽命，又能生產表面光潔質量優良的鋼材。
氧化鋯是鋯的主要氧化物，通常狀況下為白色無臭無味晶體，難溶于水、鹽酸和稀硫酸，是一種具有很大發展潛力的陶瓷涂層材料。氧化鋯陶瓷涂層是采用氧化鋯陶瓷材質噴涂的陶瓷涂層，具有高熔點、高電阻率、高折射率和低熱膨脹系數的性質，是重要的耐高溫材料、絕緣材料。
氧化鋯材料
氧化鋯作為熱障涂層材料，在氧化性氣氛中的最高使用溫度可達2500℃，熔點高達2700℃，化學成分與組織熱穩定性好；另一方面，是因為它有很低的導熱率以及與金屬基體接近的熱膨脹系數（在1000℃時Zr02的熱膨脹系數為11x10-6℃-1）。
氧化鋯陶瓷涂層特點
采用等離子熱噴涂技術，在各種液壓缸、往復泵中的柱塞和活塞桿表面上噴涂氧化鋯陶瓷涂層，其突出特點在于：
?。?）氧化鋯陶瓷涂層與鋼基體形成復合材料結構，有效利用兩者優點，強度高且耐磨抗蝕；
?。?）氧化鋯陶瓷涂層摩擦系數低、能耗小、減少摩擦能耗；
?。?）氧化鋯陶瓷涂層對密封填料或對偶件的磨耗小，減少維修；
?。?）氧化鋯陶瓷涂層使用壽命比鍍鉻件提高3——6倍，屬環保涂層技術。
