關(guān)鍵詞：陶瓷涂層》熱噴涂》等離子噴涂中圖分類號:TB3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，特別是宇航、航空、電子及軍工等尖端科學(xué)技術(shù)髙速發(fā)展對材料提出新的要求，尤其是宇航工業(yè)對材料的要求更為苛刻。首先是要求材料性能穩(wěn)定，同時具有重量輕、耐高溫、耐沖刷、抗輻射等綜合的優(yōu)良性能。高性能陶瓷涂層由此應(yīng)運(yùn)而生。

陶瓷涂層是在傳統(tǒng)的陶瓷材料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型復(fù)合材料，它即保持了傳統(tǒng)陶瓷材料的耐高溫、抗磨損、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，同時保持了基體材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，由于陶瓷涂層的厚度通常都在一毫米之內(nèi)，大大地減少了零件的消極重量，其抗熱沖擊性能優(yōu)于整體陶瓷。

上世紀(jì)五十年代等離子噴涂技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用以及后來在火焰噴涂技術(shù)上發(fā)展起來的高速氧燃料噴涂技術(shù)（HVOF),為陶瓷涂層的成型提供了良好的工藝方法。

陶瓷涂層按材料的化學(xué)成分，主要有：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物陶瓷等。

氧化物陶瓷種類繁多，最常用的涂層材料有Ai2o3;Ti〇2;Zr02;Cr2〇3;Si02;MgO;BeO;Y203;Al203.Si02;MgO.Zr02等。

碳化物陶瓷主要有：SiC;WC;B4C;TiC等。

氮化物陶瓷主要有：Si3N4iTiN;BN;AlN等。

硼化物陶瓷應(yīng)用并不廣泛，常用的有:TiB;ZrB2等。

陶瓷涂層主要的成型方法有以下幾種：

3.1濕化學(xué)法：主要有溶膠-凝膠法；化學(xué)鍍及化學(xué)復(fù)合鍍等。

3.2氣相沉積法：主要有物理氣相沉積(PVD);化學(xué)氣相沉積(CVD)。

3.3固相沉積法；主要有自蔓延高溫合成法；搪瓷涂層。

3.4熱噴涂法〜.•主要包括等離子噴涂；火焰噴涂等。以上四種陶瓷涂層的成型工藝中，熱噴涂法約占陶瓷涂層市場份額的50%以上。

熱噴涂技術(shù)生產(chǎn)陶瓷涂層在各行業(yè)中都有成功的實(shí)例，這里僅以宇航、航空及某些基礎(chǔ)工業(yè)中的部分應(yīng)用做一簡要的介紹。

4.1在宇航工業(yè)的應(yīng)用

宇航工業(yè)中的零部件比陸基的零部件對材料的要求更為苛刻，性能穩(wěn)定可靠，重量輕，高性能陶瓷涂層在液體火箭發(fā)動機(jī)的推力室，短時間固體火箭發(fā)動機(jī)的尾噴管有效的解決了高溫沖刷和隔熱問題。作為熱障涂層和溫控涂層成功地應(yīng)用于人造衛(wèi)星和宇宙飛船的某些零部件。導(dǎo)彈姿態(tài)控制的燃?xì)忾y芯組件、尾翼及蒙皮均采用陶瓷涂層來解決隔熱和抗沖刷的難題，

4.2在航空工業(yè)的應(yīng)用

為了提高航空發(fā)動機(jī)的使用壽命，早在二十世紀(jì)七十年代，美國惠普公司生產(chǎn)的JD8發(fā)動機(jī)就使用了48種涂層材料，用在2800多個零部件上，有效地延長了發(fā)動機(jī)的大修期（從4000h延長至16000h以上）。熱障涂層是現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一，航空發(fā)動機(jī)的熱端部件如火焰筒、加力燃燒室、渦輪葉片等通常采用等離子噴涂Al2〇3、Zr02或多層金屬陶瓷復(fù)合涂層，

 圖（3）是渦輪葉片噴涂Zr02涂層照片

4.3在基礎(chǔ)工業(yè)的應(yīng)用

4.3.1在電力工業(yè)方面的應(yīng)用

火力發(fā)電站中煤粉機(jī)鍋爐的送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)葉片采用等離子噴涂WC/Co金屬陶瓷涂層，降低了風(fēng)機(jī)葉片在高速粉塵環(huán)境下的磨損。比原來未加涂層的葉片的使用壽命提高了4倍以上。

大型水利樞紐工程的液壓啟閉機(jī)中的活塞桿，即要承受啟閉閘門時重載下往復(fù)滑動的磨損，還要耐潮濕水氣的腐蝕。傳統(tǒng)的鍍鉻活塞桿使用一段時間后出現(xiàn)漏油，甚至卡死現(xiàn)象，直接影響到閘門的啟閉和定位。有關(guān)資料報(bào)道：德國HUNGER公司研制的陶瓷涂層活塞桿，有效地解決了上述問題。其活塞桿直徑1米，單件質(zhì)量達(dá)15噸，是傳統(tǒng)鍍鉻件典型的替代品。

4.3.2在石油化工方面的應(yīng)用

往復(fù)泵是石油化工行業(yè)廣泛應(yīng)用的機(jī)械。通過柱塞的往復(fù)運(yùn)動傳輸液體介質(zhì)，等離子噴涂的陶瓷涂層柱塞的應(yīng)用實(shí)例很多，通常選用Cr203;Al203或Al203Ti02陶瓷涂層。如石油勘探中的泥漿泵柱塞，化纖生產(chǎn)的C型泵及二氧化鈦泵柱塞等。.

為了防止被輸送的液體介質(zhì)的泄漏，機(jī)械動密封環(huán)和軸套采用噴涂陶瓷涂層的零件，在端面密封方面已廣泛應(yīng)用于石油、化纖、化肥生產(chǎn)中。球閥是用于輸送髙溫高壓并含有固體顆粒和腐蝕性漿料的關(guān)鍵部件之一。對于密封性要求相當(dāng)嚴(yán)格，采用等離子噴涂Cr2〇3或HVOF噴涂WC/C〇涂層有效地解決了這個難題，其使用壽命提高約10倍。

4.3,3在冶金工業(yè)方面的應(yīng)用

鋼板連續(xù)退火爐的托輥，采用等離子噴涂Al203+25%

Zr02復(fù)合涂層，比原高溫合金和石墨輥的使用壽命提高6〜8倍。

熱浸鍍鋁用的沉沒輥曾是熱浸鍍鋁的技術(shù)關(guān)鍵，采用等離子噴涂尖晶石涂層，用水玻璃封孔處理，使用壽命顯著提高，可使用15天以上。

4.3.4在汽車和內(nèi)燃機(jī)方面的應(yīng)用

為了降低汽車燃油消耗，提高發(fā)動機(jī)的效率，在汽車和內(nèi)燃機(jī)的氣缸、氣缸蓋（底部）和活塞的頂部采用等離子噴涂Zr02熱障涂層已逐步向?qū)嵱没�方向發(fā)展。

為了控制汽車尾氣對環(huán)境的污染，國外已廣泛應(yīng)用氧傳感器，這種氧傳感器中的陶瓷探針就是用等離子噴涂尖晶石涂層或Zr()2涂層材料制成的。

4.3.5在輕紡工業(yè)中的應(yīng)用

為了克服紗線和化纖對紡機(jī)零件的磨損，輕紡工業(yè)中大量零件采用陶瓷涂層如：羅拉、喂人輪、槽輥、摩擦片等。通常采用等離子噴涂A1203Ti02或Cr203涂層。

4.3.6在印刷和包裝行業(yè)的應(yīng)用

在印刷行業(yè)中的墨斗輥、膠印輥，采用等離子噴涂Cr2〇3陶瓷涂層，鑄鐵印刷輥采用A1203.Ti02涂層，聚乙烯等塑料薄膜印刷用的電暈輥采用等離子噴涂A1203涂層作為絕緣涂層，在包裝行業(yè)中的瓦愣輥采用等離子噴涂Cr203陶瓷涂層。

陶瓷涂層是具有較大發(fā)展空間的新型復(fù)合材料。發(fā)達(dá)國家已形成“陶瓷涂層工業(yè)'要想使陶瓷涂層技術(shù)得到更大的發(fā)展，還有些技術(shù)上的難題要認(rèn)真解決。如涂層設(shè)計(jì)、涂層的結(jié)合強(qiáng)度，特別是降低涂層的成本等問題。以熱噴涂

為例，國內(nèi)大部分企業(yè)規(guī)模都比較小，受設(shè)備條件的限制，發(fā)展速度較慢，由于檢測手段不全，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性有在于進(jìn)一步提髙。隨著先進(jìn)的熱噴涂設(shè)備的引進(jìn)，及納米陶瓷涂層材料的應(yīng)用，特別是宇航、航空及基礎(chǔ)工業(yè)對髙性能機(jī)械零件的需求，為陶瓷涂層的研究與生產(chǎn)提供了廣闊的市場�？梢灶A(yù)言:未來的機(jī)械零件的制造技術(shù)中，髙性能陶瓷涂層的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛。