關鍵詞：陶瓷涂層》熱噴涂》等離子噴涂中圖分類號:TB3 文獻標識碼:A

現代科學技術，特別是宇航、航空、電子及軍工等尖端科學技術髙速發展對材料提出新的要求，尤其是宇航工業對材料的要求更為苛刻。首先是要求材料性能穩定，同時具有重量輕、耐高溫、耐沖刷、抗輻射等綜合的優良性能。高性能陶瓷涂層由此應運而生。

陶瓷涂層是在傳統的陶瓷材料基礎上發展起來的新型復合材料，它即保持了傳統陶瓷材料的耐高溫、抗磨損、耐腐蝕等優點，同時保持了基體材料的結構強度，由于陶瓷涂層的厚度通常都在一毫米之內，大大地減少了零件的消極重量，其抗熱沖擊性能優于整體陶瓷。

上世紀五十年代等離子噴涂技術在工業上的應用以及后來在火焰噴涂技術上發展起來的高速氧燃料噴涂技術（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濕化學法：主要有溶膠-凝膠法；化學鍍及化學復合鍍等。

3.2氣相沉積法：主要有物理氣相沉積(PVD);化學氣相沉積(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。

熱噴涂技術生產陶瓷涂層在各行業中都有成功的實例，這里僅以宇航、航空及某些基礎工業中的部分應用做一簡要的介紹。

4.1在宇航工業的應用

宇航工業中的零部件比陸基的零部件對材料的要求更為苛刻，性能穩定可靠，重量輕，高性能陶瓷涂層在液體火箭發動機的推力室，短時間固體火箭發動機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用于人造衛星和宇宙飛船的某些零部件。導彈姿態控制的燃氣閥芯組件、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在航空工業的應用

為了提高航空發動機的使用壽命，早在二十世紀七十年代，美國惠普公司生產的JD8發動機就使用了48種涂層材料，用在2800多個零部件上，有效地延長了發動機的大修期（從4000h延長至16000h以上）。熱障涂層是現代航空發動機的關鍵技術之一，航空發動機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或多層金屬陶瓷復合涂層，

 圖（3）是渦輪葉片噴涂Zr02涂層照片

4.3在基礎工業的應用

4.3.1在電力工業方面的應用

火力發電站中煤粉機鍋爐的送風機和引風機葉片采用等離子噴涂WC/Co金屬陶瓷涂層，降低了風機葉片在高速粉塵環境下的磨損。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中的活塞桿，即要承受啟閉閘門時重載下往復滑動的磨損，還要耐潮濕水氣的腐蝕。傳統的鍍鉻活塞桿使用一段時間后出現漏油，甚至卡死現象，直接影響到閘門的啟閉和定位。有關資料報道：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，單件質量達15噸，是傳統鍍鉻件典型的替代品。

4.3.2在石油化工方面的應用

往復泵是石油化工行業廣泛應用的機械。通過柱塞的往復運動傳輸液體介質，等離子噴涂的陶瓷涂層柱塞的應用實例很多，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的泄漏，機械動密封環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用于石油、化纖、化肥生產中。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鍵部件之一。對于密封性要求相當嚴格，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在冶金工業方面的應用

鋼板連續退火爐的托輥，采用等離子噴涂Al203+25%

Zr02復合涂層，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關鍵，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在汽車和內燃機方面的應用

為了降低汽車燃油消耗，提高發動機的效率，在汽車和內燃機的氣缸、氣缸蓋（底部）和活塞的頂部采用等離子噴涂Zr02熱障涂層已逐步向實用化方向發展。

為了控制汽車尾氣對環境的污染，國外已廣泛應用氧傳感器，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在輕紡工業中的應用

為了克服紗線和化纖對紡機零件的磨損，輕紡工業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在印刷和包裝行業的應用

在印刷行業中的墨斗輥、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展空間的新型復合材料。發達國家已形成“陶瓷涂層工業'要想使陶瓷涂層技術得到更大的發展，還有些技術上的難題要認真解決。如涂層設計、涂層的結合強度，特別是降低涂層的成本等問題。以熱噴涂

為例，國內大部分企業規模都比較小，受設備條件的限制，發展速度較慢，由于檢測手段不全，產品質量穩定性有在于進一步提髙。隨著先進的熱噴涂設備的引進，及納米陶瓷涂層材料的應用，特別是宇航、航空及基礎工業對髙性能機械零件的需求，為陶瓷涂層的研究與生產提供了廣闊的市場�？梢灶A言:未來的機械零件的制造技術中，髙性能陶瓷涂層的應用領域將越來越廣泛。