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热喷涂陶瓷涂层技术的应用

  现在热喷涂" href="http://www.tgjxxz.com/" target="_blank">热喷涂技术广泛运用到陶瓷涂层中来。大多数陶瓷材料具有离子键或共价键结构,键能高,原子间结合力强,表面自由能低,从而赋予了陶瓷材料高熔点、高刚度、高化学稳定性、高绝缘绝热能力、热膨胀系数小、摩擦系数小等特性;但与金属材料相比,其塑性变形能力差、对应力集中和裂纹敏感。显然,用陶瓷作为机械结构材料,其可靠性比金属材料差,机械加工困难,成本高。然而,采用热喷涂技术,在金属基体上制备陶瓷涂层,能把金属材料的特点和陶瓷材料的特点有机地结合起来,获得复合材料结构。由于这种复合材料结构具有异常优越的综合性能,使得热喷涂技术迅速从高尖领域扩展应用到能源、交通、冶金、轻纺、石化、机械等民用工业领域。

  陶瓷涂层技术的特点与整体结构陶瓷材料相比,陶瓷涂层技术具有如下特点:

  1.能有机地把金属材料的强韧性、易加工性等和陶瓷材料的耐高温、耐磨和耐腐蚀等特性结合起来。

  2.合理选择涂层材料和适宜的喷涂工艺,可以获得各种功能的表面强化涂层。

  3.不受基体的限制:用于热喷涂的基体材料可以是金属、陶瓷、水泥、耐火材料、石料、石膏等无机材料,也可以是塑料、橡胶、木材、纸张等有机材料。

  4.不受工件尺寸和施工场所的限制。

  5.涂层沉积速率快,厚度可控,工艺简单。

  6.陶瓷涂层的可加工性好,且涂层损坏后可再进行喷涂。

  热喷涂陶瓷涂层技术的应用领域十分广泛,主要有:

  1.热障涂层。航空发动机的关键部件是高温合金涡轮叶片和涡轮盘,这些受热部件处于高温、氧化和高速气流冲蚀等恶劣环境中。对于承受温度高达1100℃的燃气轮机部件,已超过了镍基高温合金使用的温度极限(1075℃),有效的解决办法是涂敷绝热性好的高熔点陶瓷涂层,称热障涂层。热障涂层主要用于航空、舰船及陆用燃气轮机的受热部件以及民用内燃机、增压涡轮、冶金工业用喷氧枪等器件。

  2.抗高温黏着磨损涂层:热处理炉辊、支承辊、烧结炉辊等高温辊子多在800℃-1200℃高温下运行,采用热喷涂技术,在高温炉辊表面喷涂特种陶瓷或金属陶瓷涂层,具有良好的耐高温、抗氧化、抗黏着、防节瘤和自清理净化功能,既可显著提高炉辊使用寿命,又能生产表面光洁质量优良的钢材。

  3.耐磨损耐腐蚀涂层:化工厂用高压往复式计量泵柱塞,采用喷涂Al2O3-TiO2复合涂层代替传统的镀铬工艺,其使用寿命提高了6倍。在低应力滑动磨损和磨蚀工况下,几乎所有原有镀铬的制品都可以用热喷陶瓷涂层代替。

  4.功能涂层:等离子喷涂超音速喷涂超导陶瓷涂层都已应用成功。超导陶瓷涂层在磁屏蔽、微波元件、各类传输器、量子电子器件等方面显示出良好的应用前景。在0.1mm的铁片上喷涂30μm的BaTiO3涂层,其介电常数超过了6000,已广泛应用于陶瓷片式电容器。等离子喷涂形成的Al2O3涂层在厚度不到1mm时,能够在1300℃的高温下耐电压2500℃以上,满足了高温电绝缘的要求。在钛合金基体上喷涂50-75μm羟基磷灰石等生物活性陶瓷,提供了良好的化学相容性,因此,可作为比较理想的人工骨骼材料加以利用。

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