Высокоэффективные керамические покрытия – это общее название класса неметаллических неорганических покрытий, появившихся после органических смол, металлов и сплавов. За последние полвека, с развитием передовых технологий, таких как аэрокосмическая техника и электронная военная промышленность, высокоэффективные керамические покрытия также добились устойчивого и быстрого роста. Покрытые компоненты, изготовленные путем объединения этого нового типа высокотемпературного материала с металлической матрицей, не только объединяют свойства монолитных керамических материалов, обладая такими преимуществами, как высокая термостойкость и стойкость к химической коррозии, но и позволяют керамическому покрытию и основному металлу дополнять друг друга высокой прочностью, высокой пластичностью и высокой электропроводностью, тем самым сохраняя структурную прочность исходной подложки.
Метод формования
① Методы твердофазного осаждения: такие как самораспространяющийся высокотемпературный синтез.
② Методы газофазного осаждения: такие как физическое осаждение из паровой фазы (ПВД) и химическое осаждение из паровой фазы (сердечно-сосудистые заболевания).
③ Методы влажной химии: такие как золь-гель метод, химическое осаждение и химическое композитное осаждение.
④ Методы термического напыления: плазменное и газопламенное напыление. На этот метод приходится более 50% рынка керамических покрытий.
Преимущества и недостатки
Преимущество:
① Он может гибко сочетать высокую термостойкость, износостойкость, коррозионную стойкость и другие характеристики керамических материалов с высокой прочностью и ударной вязкостью, технологичностью, электро- и теплопроводностью металлических материалов, дополняя преимущества друг друга для максимального использования комплексных преимуществ и удовлетворения потребностей механических изделий в структурных и экологических характеристиках.
② Для изготовления керамических покрытий доступен широкий ассортимент материалов, а такие материалы, как керамика-керамика, керамика-металл и керамика-пластик, можно комбинировать по мере необходимости. Кроме того, они легко интегрируются с исходным оборудованием и условиями металлообработки, обеспечивая технологическую трансформацию предприятий.
③ Керамические покрытия легко формируются, характеризуются высокой скоростью осаждения и контролируемой толщиной. Различные методы спекания позволяют напылять покрытия на поверхности тонкостенных, полых и фасонных деталей, а также осуществлять локальное армирование изделий методом напыления.
④ Керамические покрытия можно наносить на различные подложки с высокой производительностью обработки. Например, на различные неорганические материалы, такие как металлы, цемент, огнеупоры, гипс, пластмассы и органические материалы, дерево, картон и т. д., свойства которых можно улучшить путем нанесения керамических покрытий. При повреждении керамического покрытия металлическую подложку можно использовать повторно, а керамические покрытия можно наносить повторно (то же самое относится и к другим подложкам, если нет повреждений, препятствующих вторичному использованию).
⑤ Низкий расход материала. Толщина керамических покрытий обычно составляет от нескольких десятков микрометров до нескольких миллиметров. Кроме того, керамические материалы обладают низкой плотностью, поэтому расход материала невелик, но добавленная стоимость высока.
⑥ Нет ограничений по размеру заготовок или месту изготовления. Напыляемые изделия могут быть большими или маленькими, а их форма не ограничена; их можно изготавливать как на заводе по термическому напылению, так и на месте.
Недостатки:
① Плохая способность к пластической деформации, чувствительность к концентрации напряжений и трещинам, низкая стойкость к тепловому удару и усталости.
② Между керамическими материалами покрытия и металлическими материалами существует значительная разница в коэффициенте расширения и теплопроводности, а различные напряженные состояния, возникающие в процессе эксплуатации, будут влиять на их срок службы.
③ Покрытие и подложка соединены механическим сцеплением или молекулярными силами, и возникает проблема разной прочности связи между двумя сторонами.