陶瓷涂层是继有机树脂涂层、金属及合金涂层之后涌现出来的一大类无机非金属涂层的总称，随着宇航、电子、军工等尖端科学技术的发展，近半个世纪以来，得到了持续高速的发展。

 

陶瓷涂层是在传统的陶瓷材料基础上发展起来的新型复合材料，它既保持了传统陶瓷材料的耐高温、抗磨损、耐腐蚀等优点，同时保持了基体材料的结构强度，由于陶瓷涂层的厚度通常都在一毫米之内，大大地减少了零件的消极重量，其抗热冲击性能优于整体陶瓷。

意大利某陶瓷基涂层平底锅（压铸铝基材）

 

陶瓷涂层的应用

一、陶瓷涂层组成&工艺技术

可用于陶瓷涂层的主要有：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物陶瓷等。氧化物陶瓷常用的涂层材料有Al₂O₃，TiO₂，ZrO₂，Cr₂O₃，SiO₂，MgO，BeO，Y₂O₃等；碳化物陶瓷主要有SiC，WC，BC，TiC等；氮化物陶瓷主要有Si₃N₄，TiN，BN，AlN等；硼化物陶瓷，常用的有TiB，ZrB₂等。

 

陶瓷涂层的成型工艺有很多种，如热喷涂（火焰喷涂、等离子喷涂）；气相沉积（化学气相沉积、物理气相沉积）；高温点热源扫描（聚焦光束熔敷、激光熔敷；还有真空液相烧结技术，复合镀层，溶胶-凝胶技术，自蔓延高温合成技术，搪瓷涂覆技术，胶粘涂层技术等。其中热喷涂技术是陶瓷涂层的主要成型工艺手段，市场份额在50%以上。

 

二、陶瓷涂层的使用目的

陶瓷涂层继承了陶瓷材料的优秀的电和热绝缘性能，耐腐蚀性和低摩擦系数使其在许多特殊领域得到了应用，目前石油和天然气，建筑，航空，航天，汽车和电气等多个行业都可能会用到陶瓷涂层。下文以应用目的为线索对其展开描述。

 

①防腐功能

陶瓷涂层的一个经典应用范畴是石油和天然气工业，它们为所有交通运输的99%提供动力，占世界GDP的2.5%，是在世界上极其重要的部分。而管道运输则是跑遍地球不可少的工具，然而管道的腐蚀损害可是会带来巨大灾难的，因此管道和其他海上设备通常会用陶瓷涂层来防止管道腐蚀，这有助于延长设备的使用寿命，降低维修成本，减少维修停机时间。

 

②减少摩擦

陶瓷涂层具有高硬度及低摩擦系数，因此陶瓷涂层使组件能够更容易地相互“滑动”，从而减少组件之间的摩擦力或降低磨损。低摩擦陶瓷涂层的一些典型工业应用包括泵、溜槽、输送机、阀门和滚珠轴承。

 

③电绝缘

陶瓷涂层通常具有良好绝缘性，除了应用于电子和电气行业外，在机械、工业和汽车行业的需求也很高。一些通常用陶瓷涂层绝缘的部件包括：手持工具、电缆架、电路、接触轴承、发动机部件。

 

④热障保护

在航空工业中的应用是陶瓷涂层的热障功能经典应用方向。由于过热的金属部件容易发生故障，例如热疲劳翘曲和熔化，陶瓷涂层形成有效的热障可以保证在高温下工作的金属表面受到损坏，可以使发动机的使用寿命更长。另外，热屏障陶瓷涂层的使用，允许更高的内燃温度的实现（在某些情况下高于合金的熔点），从而得到更高推力效率的涡轮机。早在二十世纪七十年代，美国惠普公司生产的JD8发动机就使用了48种涂层材料，用在2800多个零部件上，有效地延长了发动机的大修期（从4000h延长至16000h 以上），热障涂层是现代航空发动机的关键技术之一。

 

⑤防粘

显而易见，陶瓷不粘锅是陶瓷涂层不粘性能的其中一个广泛应用方向，此外，用于汽车涂料也是另外一个热门。陶瓷基涂料比其他类型的汽车涂料更受青睐，因为它能在更长的时间内保持光洁度，此外，车辆不需要频繁上蜡。

 

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