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等离子喷涂涂层通常应用在哪些方面?

日期: 2021-08-07
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大致来说,等离子喷涂涂层依其主要用途可以分为保护性涂层功能性涂层两大类。等离子喷涂涂层以前多应用于耐磨、耐蚀、耐高温等领域,近年来新型的功能性涂层如生物涂层、纳米涂层、超导涂层等正受到人们的重视。

 

耐磨涂层和热障涂层

等离子喷涂涂层的典型应用是耐磨涂层和热障涂层。耐磨涂层如碳化物 (Cr2C3、WC)、氧化物 (Al2O3、Cr2O3、TiO2)等。热障涂层广泛应用于航空发动机、燃气轮机等高温工作条件下的热屏蔽涂层,其厚度一般小于 1mm。

 

热障涂层硬度高、化学稳定性好、可显著降低基材温度,从而提高发动机效率,减少燃油消耗,延长使用寿命。典型热障涂层由金属结合层和陶瓷层组成,在金属层中加入陶瓷,形成多层的由金属底层逐渐向陶瓷工作层过渡的阶梯式梯度涂层。

 

纳米涂层

等离子喷涂技术作为一个传统的涂层制备手段用于喷涂纳米涂层具有独特的优势,如低成本、高效率、适于工业化生产、所得涂层结合强度高等,不仅可制备致密耐磨的纳米涂层同时也可制备多孔性纳米涂层。例如采用真空等离子喷涂法将由水解合成的 50~100nm的 TiO2制备成多孔的纳米 TiO2 薄膜,它由锐钛矿、金红石和 TiO2相组成,粒子尺寸在 100nm以内,这种纳米薄膜可应用于光催化、净化消毒、气体检测传感等方面。在等离子喷涂纳米材料中有两个问题需要解决,一是如何输送纳米粉末,因为纳米粉末太细小而易粘附于送粉系统内壁上难以顺利到达喷枪的特定区域;二是如何在喷涂处理过程中保持纳米结构。

 

非晶、准晶涂层 

非晶合金具有较高的强度硬度和优良的耐磨耐蚀磁学性能,然而制备大块三维的非晶合金在技术上难度很大。而用等离子喷涂技术将非晶粉末喷涂在廉价的性能较差的金属表面上形成致密的结合强度较高的非晶涂层是一种材料表面非晶化的好办法。等离子喷涂时,熔粒的冷却速度可达 105 ~106K/s,这种高速冷却可在涂层中产生非晶态相的组织结构。非晶合金涂层具有致密度高、孔隙率低、氧化物含量少、隔热、阻燃、耐摩擦等特点。

 

生物活性涂层

生物活性羟基磷灰石 (HAP)与生物组织有良好的相容性,可以制成各种关节和牙齿。等离子喷涂 HAP粉末在金属基体上,形成生物涂层,既突出了 HAP良好的生物活性,又利用了金属材料优秀的力学性能,避免了 HAP的脆性和疲劳敏感性的问题。另一类生物涂层材料为生物活性玻璃,这种玻璃植入生物体内可以诱导体液生成磷灰石并沉积在涂层上,这种玻璃可采用等离子喷涂法制备。


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