中國粉體網(wǎng)訊  金屬表面陶瓷涂層技術(shù)將基體金屬材料和陶瓷涂層的優(yōu)點結(jié)合起來，發(fā)揮綜合優(yōu)勢，可以滿足結(jié)構(gòu)性能（強度、韌性等）和環(huán)境性能（耐磨、耐蝕、耐高溫等）的需要。但普通陶瓷涂層存在脆性高、結(jié)合強度低、易出現(xiàn)裂紋等缺點，而納米陶瓷涂層則由于晶粒細(xì)化，晶界數(shù)量大幅增加，材料的強度、韌性、超塑性等性能明顯提高。

納米陶瓷涂層的制備

制備納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的常用方法主要有等離子噴涂、電泳沉積、熱化學(xué)反應(yīng)、微弧氧化、激光熔覆、磁控濺射鍍膜等。

等離子噴涂的焰流速度快、溫度快，特別適用于噴涂陶瓷等高熔點材料。與其它技術(shù)相比，用等離子噴涂制備納米陶瓷涂層，工藝簡單、選材廣泛、沉積效率高等。

電泳沉積是一種溫和的表面涂覆方法，可避免采用傳統(tǒng)高溫涂覆而引起的相變和脆裂，且電泳沉積技術(shù)適用于形狀復(fù)雜的零件。電泳沉積是帶電粒子的定向移動，不會因電解水溶劑時產(chǎn)生的大量氣體影響涂層與金屬基體的結(jié)合力。

熱化學(xué)反應(yīng)法制備金屬基陶瓷涂層，是采用水基黏結(jié)劑，混以陶瓷骨料，攪拌成懸浮料漿，涂在經(jīng)過預(yù)處理的金屬表面上，陰干、高溫固化處理而成，高溫固化時發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生新的復(fù)合陶瓷相，亦稱固相反應(yīng)法。其優(yōu)點是工藝簡單，無需特殊設(shè)備，成本低廉，涂層與基體表面既有機(jī)械結(jié)合，又有化學(xué)結(jié)合；缺點是結(jié)合強度較低，涂層不致密等。

微弧氧化是在鋁鎂、鈦及其合金表面依靠弧光放電產(chǎn)生的瞬時高溫高壓作用，生長出以基體氧化物為主的陶瓷膜層。反應(yīng)在常溫下進(jìn)行，操作方面，易于掌握。

激光熔覆作為一種新型高效涂層制備工藝，以其凝固速率快，能夠獲得平衡狀態(tài)下無法獲得的優(yōu)異組織等特點受到關(guān)注。它有利于目前納米陶瓷涂層制備中材料晶粒過度生長、致密度不高等問題的解決。

磁控濺射鍍膜通常利用氬氣電離產(chǎn)生的正離子轟擊固體（靶），濺出的中性原子沉積到基片（工件上），形成鍍膜。

納米陶瓷涂層的應(yīng)用

納米ZrO₂熱障涂層

熱障涂層主要用于高溫大氣或熱腐蝕性靜態(tài)、動態(tài)氣氛中，可明顯降低渦輪部件表面溫度，增加燃?xì)廨啓C(jī)功率，提高熱效率，在航空發(fā)動機(jī)上獲得了成功的應(yīng)用，并將擴(kuò)展到柴油機(jī)以及汽車和摩托車的發(fā)動機(jī)中。納米ZrO₂涂層導(dǎo)熱系數(shù)低，熱膨脹系數(shù)相近，高溫下穩(wěn)定性好，是目前熱障涂層的代表。

納米WC/Co涂層

碳化鎢/鈷(WC/Co)金屬陶瓷涂層是一種優(yōu)良的抗摩擦磨損材料。納米結(jié)構(gòu)WC/Co涂層硬度高，結(jié)合強度好，具有良好的韌性，可應(yīng)用于航空航天、汽車、冶金、電力等領(lǐng)域，用以增強基體金屬的耐磨性以及磨損部件的修復(fù)。

納米Al₂O₃/TiO₂涂層

納米Al₂O₃/TiO₂涂層具有優(yōu)異的強韌性、耐磨蝕性和抗熱震性，適用于耐磨、耐蝕、耐高溫、抗沖擊等環(huán)境，已經(jīng)在軍事和工業(yè)中得到應(yīng)用，美國海軍將熱噴涂納米涂層作為新型抗摩擦磨損材料應(yīng)用于船舶和艦艇。

納米TiO₂涂層

在鋼鐵基體表面制備納米TiO₂涂層，在光照射下產(chǎn)生的電子注入鋼鐵基體，使其電位低于腐蝕電位后可達(dá)到防腐蝕的目的。納米TiO₂光催化涂層可有效降解多種有機(jī)物消除室內(nèi)有機(jī)污染氣體，同時還能殺菌抑菌。

納米生物涂層

研究表明，人的牙齒之所以具有很高的強度，是因為它是由磷酸鈣等納米材料構(gòu)成的，因此人們希望通過構(gòu)造納米生物活性涂層進(jìn)一步改善醫(yī)用材料的力學(xué)性能及生物性能。

參考資料：

孫方紅、馬壯等.納米陶瓷涂層制備技術(shù)的研究進(jìn)展

武創(chuàng)、郗雨林等.納米陶瓷涂層的性能及應(yīng)用

宋子豪、孫耀寧.納米陶瓷涂層的特性及研究現(xiàn)狀

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/初末）

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