传统陶瓷材料具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等优异性能,但由于其质地较脆,韧性、强度较差,因而使它的应用受到较大的限制。随着纳米科学研究深入,发现纳米粉体展现出如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等许多特殊性质,对纳米陶瓷的研究报导也越来越多,纳米陶瓷涂层也成为有机树脂涂层、金属及合金涂层之后涌现出来的一...
根据涂层功能的不同,纳米陶瓷涂层的应用可大致分为下述几类:1纳米结构ZrO2热障涂层热障涂层(TBCs)主要用于高温大气或热腐蚀性静态、动态气氛中,可明显降低涡轮部件表面温度,增加燃气轮机功率,提高热效率,在航空发动机上获得了成功应用,并将扩展到柴油机以及汽车和摩托车的发动机中。纳米结构热障涂层因其更优异的性能而受到研究和应用。纳米结构ZrO2涂层导热系数低,热膨胀系数与金属相近,高温下稳定性好,是目前热障涂层。主要原因在于:(1)减少涂层中裂纹的长度,使涂层的断裂韧性提高;(2)晶界对光电子散射增强,降低了涂层的热导率;(3)通过引入可控微气孔,改变了涂层中晶界和层间的电子、光子散射和辐射。硬度是纳米陶瓷涂层重要指标之一。新能源纳米陶瓷涂覆代加工
溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法(sol-gel)是60年代发展起来的一种制备玻璃、陶瓷等无机材料的新方法。近年来许多研究者利用该方法制备纳米复合薄膜。其基本步骤是先用金属无机盐或有机金属化合物在低温下液相合成为溶胶,然后采用提拉或旋涂的方法使溶液吸附在衬底上,经胶化过程成为凝胶,然后在一定温度处理后即可得到纳米复合涂层。此法设备简单,操作方便,缺点是涂层与基体结合较差,难以制备厚涂层和大面积涂层。Cr合金与陶瓷中Al2O3、ZrO2附在基体表面,形成多孔性,使基体中的金属分子也能扩散到陶瓷中,进而改善涂层结构与性能。新能源纳米陶瓷涂覆代加工陶瓷涂层的结合强度包括涂层与基体的界面结合强度和涂层自身粘结强度。
非氧化物主要包括碳化物、氮化物、硼化物等陶瓷材料,这些陶瓷经常具有比氧化物更高的硬度和更佳的耐磨损性能。然而,由于高温气化和分解等问题,难以直接通过熔融方式制备涂层。进一步考虑到复合提高材料塑、韧性问题,一般加入Co、Ni等金属粘结相以形成陶瓷/金属复合材料涂层。常用的碳化物陶瓷耐磨涂层有WC-Co、Cr2C3-NiCr等。◆◆◆◆◆二、纳米陶瓷涂层性能1硬度硬度是纳米陶瓷涂层重要指标之一,硬度的测量比较好采用显微硬度,且应取多个测量点,以其均值作为涂层硬度值。晶粒的细化使纳米陶瓷涂层的硬度明显大于微米陶瓷涂层,如常规WC-12Co涂层的显微硬度为1186HV0.2,而纳米结构WC-12Co涂层的显微硬度为1584HV0.2,是常规涂层的1.3倍。2断裂韧性
纳米陶瓷涂层是一种新型的表面涂层技术,通过将纳米级的陶瓷材料与特定的树脂或聚合物结合,然后固化和形成一层坚硬、耐腐蚀、耐高温的涂层,从而提升和改善各种基材表面的物理和化学性能。纳米陶瓷涂层的制作和应用纳米陶瓷涂层的制作通常包括以下步骤:首先,将基材表面处理为光滑表面,以保证涂层的附着力和稳定性。然后,将纳米陶瓷材料与特定的树脂或聚合物混合,形成涂覆液。接下来,将涂覆液涂敷在基材表面,并加热至适当温度进行固化。然后,经过冷却和后处理,形成一层坚固的纳米陶瓷涂层。陶瓷隔膜在高温下烘烤30min后与普通隔膜的直观。
陶瓷涂层的结合强度包括涂层与基体的界面结合强度和涂层自身粘结强度,一般采用拉伸法检测涂层的拉伸结合强度。当然,也可通过剪切试验检测涂层与基体界面的剪切强度。纳米陶瓷涂层提高结合强度的原因主要有两个原因:(1)未扩展的层间裂纹对涂层残余应力的释放作用;(2)纳米结构喂料在喷涂过程中飞行速度比普通粉末约高1/3,因而利于提高涂层中颗粒间以及涂层与基体之间的结合强度。◆◆◆◆◆三、制备纳米陶瓷涂层方法涂层技术是表面改性工程中的一个重要技术,涂层能够高效的实现材料的优异性能,同时经济效益。制备纳米结构的陶瓷涂层常用的方法主要有等离子喷涂、电泳沉积、物相沉积、激光熔覆等。1、等离子喷涂纳米Al2O3/TiO2涂层具有优异的强韧性。新能源纳米陶瓷涂覆代加工
陶瓷隔膜 — 结构和成膜工艺简析。新能源纳米陶瓷涂覆代加工
热化学反应法制备金属基陶瓷涂层,是采用水基黏结剂,混以陶瓷骨料,搅拌成悬浮料浆,涂在经过预处理的金属表面上,阴干、高温固化处理而成,高温固化时发生热化学反应产生新的复合陶瓷相,亦称固相反应法。其优点是工艺简单,无需特殊设备,成本低廉,涂层与基体表面既有机械结合,又有化学结合;缺点是结合强度较低,涂层不致密等。★微弧氧化是在铝镁、钛及其合金表面依靠弧光放电产生的瞬时高温高压作用,生长出以基体氧化物为主的陶瓷膜层。反应在常温下进行,操作方面,易于掌握。新能源纳米陶瓷涂覆代加工
传统陶瓷材料具有高硬度、耐高温、耐腐蚀等优异性能,但由于其质地较脆,韧性、强度较差,因而使它的应用受到较大的限制。随着纳米科学研究深入,发现纳米粉体展现出如表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等许多特殊性质,对纳米陶瓷的研究报导也越来越多,纳米陶瓷涂层也成为有机树脂涂层、金属及合金涂层之后涌现出来的一...
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