工業領域中陶瓷材料主要以兩種形式而被應用：其一是整體的陶瓷結構材料，其二是陶瓷的涂層或改性層。在金屬或其它基體材料及其零部件表面上沉積或覆蓋陶瓷材料的過程，通常被稱為陶瓷涂層沉積覆蓋處理。較薄的陶瓷涂層因依附于基體材料，陶瓷材料通常所顯現的脆性、強度差等缺點，在這里已經得到很大程度的改善，而對于陶瓷涂層而言，其最突出的問題則是如何提高它與基體之間的結合強度。

氧化鋯陶瓷可用于發動機熱障涂層

    陶瓷涂層技術創新發展迅速，應用領域領域日益廣泛，應用前景極被看好。下文帶大家看看陶瓷涂層的“本事”及其制備技術概況。

    一、陶瓷涂層的“本事”

    耐磨抗熱耐腐蝕：從機械零部件失效形式的統計來看，其中不同形式的表面損傷失效占所有失效形式的2/3以上。這些表面損傷主要表現為各種形式的磨損、腐蝕以及高溫軟化或熱衰退等，而陶瓷覆蓋層恰恰可以利用自己的性能優勢，在提高耐熱、耐磨和耐腐蝕能力等方面起到增強作用，可有效地保護或強化零件表面，防止失效現象。

    抗熱能力棒：航天器以很快的速度在大氣層中穿行，其外殼與大氣劇烈摩擦形成極高的表面溫度，這是普通金屬和合金材料無法承受的，而熱噴涂的耐高溫陶瓷隔熱層既能承受高溫作用，又起到對基材的隔熱保護作用，形成所謂的熱障涂層（Thermal BarrierCoating，TBC）層，可以保護基材免受高溫破壞。這種TBC層在航空渦輪發動機上也有同樣的應用，它是目前尚未有替代的唯一方法。

熱障涂層系統結構，PadtureN P，Science,2002

    陶瓷涂層除了機械性能好，抗熱能力強等本事外，陶瓷涂層材料的其他特性也有著廣泛，例如，①陶瓷材料具有良好的絕緣性能，在金屬板上熱噴涂絕緣陶瓷涂層所形成的金屬-陶瓷復合材料是微電子工業中理想的基板材料。高導熱率的金屬將強電流產生的熱量迅速散發，而陶瓷則提供優良的絕緣性能；②等離子噴涂釔鋇銅氧（YBaCuO）、鉍鍶鈣銅氧（BiSrCaCuO）超導陶瓷涂層都已有應用成功的報道。在磁屏蔽、微波元件、各類傳感器、量子電子器件等方面，展示出很好的應用前景；③具有遠紅外功能的陶瓷不粘鍋涂層應用于電飯鍋火鍋等器皿，涂層不僅耐刮易清洗，且加熱效率高，均勻度好。

    舉個例子：涂有遠紅外陶瓷顆粒的各種鍋加熱效率與均勻程度更高

    二、陶瓷表面技術概況

    工程陶瓷材料在基體表面上形成覆蓋涂層具有多種技術和方法，目前，應用比較廣泛的各類陶瓷涂層方法見下圖：

    三、幾種常用沉積方法及其涂層特點的比較

    1、電鍍、電化學。沉積膜材料（母材）有金屬及其合金、陽極氧化及陶瓷復合鍍材料，可用于不被電解質溶液溶解的導體，或被導電性膜層覆蓋的不良導體等基材。該工藝可適應大部分復雜形狀的材料和零件，但要避免尖端形狀與深盲孔結構。膜層附著力極佳，膜厚一般在0.5μm到100μm。

    2、真空蒸鍍。沉積膜材料有金屬及其反應性化合物、陶瓷等，適用基材有金屬陶瓷、玻璃、塑料等，為獲得均一的膜層，工件需翻轉，對復雜形狀采用氣體散射法，膜層附著力好，膜厚一般在0.1μm~50μm之間。

    3、離子鍍。可用沉積膜材料有金屬和一部分合金，反應性離子鍍可生成陶瓷，被覆蓋的基體材料為導體較好，不良導體也可，但必須耐離子沖擊多引起的溫升。可適用于復雜形狀基材但是要取得均一的膜層比較困難。膜層附著性極佳，膜厚一般在幾微米到數十微米。

    4、濺射。可用于所有金屬與非金屬，包括陶瓷沉積膜材料，適用于金屬，陶瓷，玻璃，塑料等基材，可適應大面積及復雜形狀基材，但需避免較深的凹面形狀。膜層的均勻性良好，膜厚通常在0.1μm~50μm之間，基片被濺射清洗附著性優異。

    5、CVD。沉積膜材料有耐熱金屬及各種陶瓷，可用于耐高溫（500~2000℃）和耐膜材腐蝕的金屬及非金屬基材的輔材形狀覆蓋，膜層附著力較好，膜厚通常在0.5μm~50μm。

    6、熱噴涂。該工藝適用于金屬、非金屬、陶瓷與復合材料等沉積膜材料（母材）。可適用于金屬與各種非金屬基材的的多種形狀及尺寸的覆蓋。生產率高達kg/h，膜層附著力優良，膜層可達數毫米。

    7、電火花涂覆。沉積膜材料有導電陶瓷、硬質合金等，該工藝可用于工具鋼、模具鋼等基體材料的簡單外表面涂覆，沉積層析出速度慢，鍍層僅0.05mm，但膜層附著力佳。

    8、合金化與熔覆。可用于沉積膜材料有金屬，合金與陶瓷。該工藝可用于金屬基材表面覆蓋。材料表面沉積層析出效率高，膜層附著力佳，覆層厚度可達10μm只數百微米。

更多關于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內外最新動態，我們網站會不斷更新。希望大家一直關注中國腐蝕與防護網http://www.ecorr.org

責任編輯：王元

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
投稿聯系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414