陶瓷噴涂涂層是繼有機樹脂涂層、金屬和合金涂層之后出現的一大類無機非金屬涂層的總稱。隨著航天、電子、軍工等尖端科技的發展,近半個世紀以來發展迅速。
陶瓷噴涂涂層是在傳統陶瓷材料的基礎上發展起來的一種新型復合材料,既保持了傳統陶瓷材料的耐高溫、耐磨、耐腐蝕等優點,又保持了基體材料的結構強度。由于陶瓷噴涂涂層的厚度通常在1毫米以內,大大降低了零件的負重,其耐熱沖擊性能優于整體陶瓷。
一、陶瓷噴涂涂層組成&工藝技術
可用于陶瓷噴涂涂層的主要有:氧化物、碳化物、氮化物、硼化物陶瓷等。氧化陶瓷常用的涂層材料有Al2O3、TiO2、ZrO2、Cr2O3、SiO2、MgO、BeO、Y2O3等;碳化陶瓷主要有SiC、WC、BC、TiC等;氮化陶瓷主要有Si3N4、TiN、BN、AlN等;硼化陶瓷主要有TiB、ZrB2等。
陶瓷噴涂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;還有真空液相燒結技術,復合鍍層,溶膠-凝膠技術,自蔓延高溫合成技術,搪瓷涂覆技術,膠粘涂層技術等。其中熱噴涂技術是陶瓷噴涂涂層的主要成型工藝手段,市場份額在50%以上。
二、陶瓷噴涂涂層的使用目的
陶瓷噴涂涂層繼承了陶瓷材料的優秀的電和熱絕緣性能,耐腐蝕性和低摩擦系數使其在許多特殊領域得到了應用,目前石油和天然氣,建筑,航空,航天,汽車和電氣等多個行業都可能會用到陶瓷噴涂涂層。以下描述以應用目的為線索。
1、防腐功能
陶瓷噴涂涂層的一個經典應用范疇是石油和天然氣工業,它們為所有交通運輸的99%提供動力,占世界GDP的2.5%,是在世界上極其重要的部分。然而,管道運輸是環游世界不可或缺的工具。然而,管道的腐蝕損壞會帶來巨大的災難。因此,陶瓷涂層通常用于管道和其他海上設備,以防止管道腐蝕,這有助于延長設備的使用壽命,降低維護成本,減少維護停機時間。
2、減少摩擦
陶瓷噴涂涂層具有高硬度及低摩擦系數,因此陶瓷噴涂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。低摩擦陶瓷噴涂涂層的一些典型工業應用包括泵、溜槽、輸送機、閥門和滾珠軸承。
3、電絕緣
陶瓷噴涂涂層通常具有良好的絕緣性,除了應用于電子和電氣行業外,在機械、工業和汽車行業的需求也很高。
陶瓷涂陶瓷噴涂絕緣的部件有手持工具、電纜架、電路、接觸軸承、發動機部件。