纳米陶瓷涂层的制备及应用初末粉体金属表面陶瓷涂层技术将基体金属材料和陶瓷涂层的优点结合起来,发挥综合优势,可以满足结构性能(强度、韧性等)和环境性能(耐磨、耐蚀、耐高温等)的需要。但普通陶瓷涂层存在脆性高、结合强度低、易出现裂纹等缺点,而纳米陶瓷涂层则由于晶粒细化,晶界数量大幅增加,材料的强度、韧性、超塑性等性能明显提高。纳米陶瓷涂层的制备制备纳米结构陶瓷涂层的常用方法主要有等离子喷涂、电泳沉积、热化学反应、微弧氧化、激光熔覆、磁控溅射镀膜等。陶瓷隔膜对氧化铝的性能要求。上海加工纳米陶瓷涂覆厂家
物相沉积物相沉积技术主要包括高频溅射(RFS)、磁控溅射(MS)、离子束混合沉积(BIM)、分子束外延(MBE)、原子层外延(ALE)、离子束增强沉积(ED)、电子束辅助沉积(IBAD)、电子束蒸发(EB)、脉冲激光沉积(PLD)、电子束物相沉积(EB-PVD)等。物相沉积技术可用于制备氧化物、氮化物、碳化物的纳米涂层,也能沉积金属、化合物的多层或复合纳米涂层。制备的涂层附着力强,工件不受热变形,这种好的一点就是但其设备较昂贵,沉积效率低,不适宜制备厚涂层。江苏加工纳米陶瓷涂覆加工纳米陶瓷涂层根据材料种类可分为氧化物和非氧化物两大类。
硬度是纳米陶瓷涂层重要指标之一,硬度的测量比较好采用显微硬度,且应取多个测量点,以其均值作为涂层硬度值。晶粒的细化使纳米陶瓷涂层的硬度明显大于微米陶瓷涂层,如常规WC-12Co涂层的显微硬度为1186HV0.2,而纳米结构WC-12Co涂层的显微硬度为1584HV0.2,是常规涂层的1.3倍。2断裂韧性断裂韧性是反映材料抵抗裂纹失稳扩展的的性能指标。目前陶瓷涂层断裂韧性的定量表征缺乏统一标准,主要有临界应力强度因子、临界裂纹扩展能量释放率和裂纹密度三种表征方法。图2为两种涂层杯凸试验的结果比较,常规陶瓷涂层显示出明显的开裂和剥落现象,而纳米结构涂层并未观察到宏观裂缝。图2常规涂层和纳米涂层的杯凸试验结果比较3耐磨性耐磨性是陶瓷涂层重要的应用性能之一。一般可通过磨损试验测量涂层的磨损速率来进行表征。纳米陶瓷涂层的耐磨性明显优于常规陶瓷涂层,如图3。
化学气相沉积技术化学气相沉积(CVD)是利用气态物质在固体表面上进行化学反应生成固态沉积物的方法。实际上,它是在一定温度条件下,混合气体与基材表面相互作用,使混合气体中某些成分分解,并在基材表面上形成金属或化合物的固态膜或薄膜镀层。近年来,等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)、电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积(ECR-PECVD)等技术相继出现,并在纳米涂层材料制备中得到广泛应用。与物相沉积技术相比,化学气相沉积技术具有工艺简单、沉积速度快、涂层附着力强、过程连续且产品纯度高的优点,适用于涂覆复杂工件。但CVD的反应温度高,其应用受到了一定限制。工件表面涂覆纳米陶瓷,耐磨耐腐蚀,提高工件使用寿命。
纳米陶瓷涂层根据材料种类可分为氧化物和非氧化物两大类:氧化物耐磨涂层材料中使用较为的是Al2O3、ZrO2、Cr2O3等,其中ZrO2的熔点高、热导率低、热膨胀系数小,应用更为为了改善单组分氧化物陶瓷涂层(如纯Al2O3、Cr2O3等)固有的高脆性、多孔隙以及较低的结合性能等缺陷,通常添加低熔点TiO2或SiO2粉末形成多元复合粉末,以改善粉末的喷涂工艺性能,获得性能更加优异的复合氧化物陶瓷涂层。来的一大类无机非金属涂层的总称,在20世纪90年代以来,在航空航天、电子、等前列领域得到了持续高速的发展。由于纳米陶瓷涂层在高温热障、耐磨损、自润滑、耐腐蚀等功能方面的优势。湖北金属表面纳米陶瓷涂覆报价
由于纳米陶瓷涂层晶粒的细化,晶粒分散均匀,晶界数量大幅度增加。上海加工纳米陶瓷涂覆厂家
根据涂层功能的不同,纳米陶瓷涂层的应用可大致分为下述几类:1纳米结构ZrO2热障涂层热障涂层(TBCs)主要用于高温大气或热腐蚀性静态、动态气氛中,可明显降低涡轮部件表面温度,增加燃气轮机功率,提高热效率,在航空发动机上获得了成功应用,并将扩展到柴油机以及汽车和摩托车的发动机中。纳米结构热障涂层因其更优异的性能而受到研究和应用。纳米结构ZrO2涂层导热系数低,热膨胀系数与金属相近,高温下稳定性好,是目前热障涂层。主要原因在于:(1)减少涂层中裂纹的长度,使涂层的断裂韧性提高;(2)晶界对光电子散射增强,降低了涂层的热导率;(3)通过引入可控微气孔,改变了涂层中晶界和层间的电子、光子散射和辐射。上海加工纳米陶瓷涂覆厂家
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