Kemajuan dalam persiapan dan penerapan pelapis keramik

1, Sifat dan klasifikasi pelapis keramik

Pelapis keramik adalah istilah umum untuk golongan pelapis nonlogam anorganik, yang tidak hanya mempertahankan keunggulan ketahanan suhu tinggi, ketahanan aus, dan ketahanan korosi bahan keramik tradisional, tetapi juga menjaga kekuatan struktural bahan dasar.

Lapisan keramik sesuai dengan komposisi kimia bahannya, lapisan oksida utama, lapisan non-oksidasi, lapisan silikat, lapisan keramik komposit. Bahan pelapis keramik oksida yang umum digunakan adalah Al2O3, TiO2, ZrO2, Cr2O3, SiO2, MgO, BeO, Y2O3, dll. Keramik karbida terutama mencakup SiC, WC, BC, TiC, dll. Keramik nitrida terutama mencakup Si3N4, TiN, BN, AlN , dll. Keramik borida, biasa digunakan TiB, ZrB2 dan sebagainya. Selain itu, dengan semakin ketatnya persyaratan pelapis keramik dalam aplikasi teknik, beberapa pelapis keramik baru juga menjadi fokus penelitian saat ini, seperti pelapis keramik tanah jarang, pelapis multifasa, pelapis fase MAX, dan sebagainya.

Dari sudut pandang penerapannya, ia juga dibagi menjadi pelapis keramik dengan sifat khusus yang berbeda, seperti pelapis insulasi suhu tinggi, pelapis tahan aus dan tahan erosi, pelapis pelindung perlakuan panas, pelapis pelumasan suhu tinggi, pelapisan energi atom dan sebagainya.

2, Teknologi persiapan pelapisan keramik

Saat ini, teknologi persiapan pelapisan keramik yang umum digunakan terutama mencakup teknologi pelapisan laser, teknologi penyebaran mandiri, teknologi penyemprotan termal, metode sol-gel, pengendapan uap, dan metode lainnya.

2.1

Teknologi pelapisan laser

Teknologi pelapisan laser menggunakan laser sebagai sumber panas untuk melelehkan bahan pelapis dan permukaan substrat sekaligus menghasilkan teknologi pelapisan permukaan baru (lihat Gambar 1). Teknologi ini dapat melelehkan bahan keramik untuk mengatasi karakteristik pemrosesan yang sulit, sangat meningkatkan masa pakai matriks, tahan suhu tinggi, tahan korosi, tahan tekanan dan serangkaian indikator kinerja, dapat menyiapkan lapisan keramik berkualitas tinggi, sehingga banyak ahli dan para sarjana berkomitmen untuk penelitian teknologi ini.

2.2

Proses penyemprotan termal

Teknologi penyemprotan termal adalah salah satu metode efektif untuk menyiapkan keramik berstruktur nano. Saat ini, teknologi penyemprotan termal telah dibedakan menjadi lebih banyak jenis sesuai dengan permintaan pasar dan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, di antaranya, bahan penyemprotan busur perlu menghantarkan listrik, dan penyemprotan plasma dapat menyemprotkan sebagian besar bahan, dengan tingkat otomatisasi yang tinggi. , adalah pilihan terbaik untuk menyemprot bahan keramik dengan titik leleh tinggi.

2.3

Metode sol-gel

Metode sol-gel merupakan suatu metode pembuatan pelapis dengan larutan kimia, yang dapat mengontrol komposisi, pembentukan dan struktur mikro bahan. Metode ini mempunyai keunggulan peralatan yang sederhana dan struktur mikro material yang dapat dikontrol. Menambahkan agregat keramik ke dalam sol dan menggabungkannya dengan perekat tahan panas untuk membuat lapisan keramik dapat mengurangi fraksi volume pelarut dan mengurangi kecenderungan retak pada lapisan film setelah pengeringan dan pengawetan. Kekerasan, ketahanan aus, ketahanan korosi dan ketahanan oksidasi suhu tinggi dari lapisan keramik baru yang dibuat dengan metode sol-gel telah banyak dikonfirmasi oleh para peneliti.

2.4 Teknik perbanyakan sendiri

Sintesis suhu tinggi (SHS) yang merambat sendiri, juga dikenal sebagai sintesis pembakaran, adalah metode penyiapan bahan yang muncul pada pertengahan abad ke-20. Metode ini menggunakan prinsip panas eksotermik untuk memanaskan pembakaran sampai suhu tertentu melalui campuran reaktan, dan menyebar dari pembakaran lokal ke seluruh sistem untuk mensintesis bahan yang dibutuhkan. Dibandingkan dengan proses tradisional, metode ini memiliki keunggulan yang jelas: pertama, proses produksinya sederhana dan peralatannya mudah digunakan; Kedua, waktu reaksi cepat dan siklus produksi pendek; Ketiga, konsumsi energi yang rendah; Keempat, lebih sedikit pengotor dan kemurnian produk yang tinggi.

2.5

Deposisi uap

Deposisi uap dibagi menjadi deposisi uap fisik (PVD) dan deposisi uap kimia (CVD).

2.5.1 Deposisi Uap Fisik (PVD)

PVD merupakan teknologi dimana material atau target yang akan dilapisi diuapkan menjadi gas melalui pemanasan atau pemboman sinar energi tinggi dalam ruang vakum dan diendapkan pada permukaan benda kerja hingga membentuk lapisan.

2.5.2 Deposisi Uap Kimia (CVD)

CVD adalah proses yang menggunakan banyak gas untuk bereaksi secara kimia pada permukaan bagian yang dipanaskan untuk mendapatkan lapisan yang diinginkan. Ketika pelapisan dibuat dengan teknologi CVD, karena aliran gas reaksi dapat membuat elemen pelapis mencapai bagian mana pun dari bagian kompleks atau bagian rongga, ciri terbesar dari proses ini adalah ia memiliki laju pelapisan permukaan yang sangat tinggi, dan tidak ada proses yang dapat menggantikannya.

3. Kemajuan dalam penerapan pelapis keramik

3.1

Perlindungan penghalang termal (lapisan keramik penghalang termal)

Persyaratan dasar lapisan penghalang termal adalah ketahanan suhu tinggi dan ketahanan oksidasi suhu tinggi. Dikombinasikan dengan kuat dengan matriks logam; Konduktivitas termal rendah, isolasi yang baik; Koefisien ekspansi linier sangat cocok dengan matriks logam, dan jumlah siklus tahan panasnya tinggi. Hal ini terutama digunakan di bagian pemanas turbin gas penerbangan, angkatan laut dan darat, serta mesin pembakaran internal sipil, turbin tekanan, dan senjata semprot oksigen untuk industri metalurgi.

3.2

Fungsi anti korosi

Aplikasi klasik pelapis keramik adalah perlindungan korosi pada peralatan petrokimia, kelautan, dan lainnya. Lapisan yang digunakan untuk perlindungan korosi pipa sebagian besar adalah lapisan organik, namun karena kerusakan penuaan, masalah ketahanan panas dan dingin, masa pakai pipa terbatas, lapisan keramik nano memiliki karakteristik anti penuaan, tahan suhu, tahan korosi dan seterusnya, yang dapat memperpanjang umur layanan pipa. Selain itu, lapisan nano-keramik memiliki kemampuan pengupasan anti katoda yang baik dan dapat beradaptasi dengan lingkungan kerja Kelautan.

3.3

Kurangi gesekan

Gesekan dan keausan adalah masalah umum di alam, dan untuk peralatan transportasi, sekitar 80% komponen rusak karena keausan material. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan dan pesatnya perkembangan industri modern, persyaratan komponen mekanis untuk ketahanan aus permukaannya menjadi semakin ketat [9]. Penggunaan lapisan keramik tahan aus yang disemprotkan pada permukaan peralatan dapat membuat peralatan tersebut memiliki kekuatan dan ketangguhan logam, kemampuan mesin dan ketahanan aus, ketahanan suhu tinggi, ketahanan korosi, insulasi dan sifat keramik lainnya, yaitu dari sangat penting untuk meningkatkan manfaat sosial dan ekonomi dan memperpanjang masa pakai suku cadang. Misalnya, pada kipas pembangkit listrik termal yang dilapisi dengan lapisan keramik tahan aus dapat meningkatkan masa pakainya; Penggunaan batang piston berlapis keramik tahan aus pada mesin pembuka dan penutup proyek pemeliharaan air besar dapat secara efektif mengatasi fenomena kebocoran oli dan tersangkut di batang piston tradisional dalam waktu lama.

3.4

Insulasi listrik

Pelapis keramik umumnya memiliki insulasi yang baik dan banyak diminati di industri mekanik, industri dan otomotif, selain aplikasi di industri elektronik dan kelistrikan. Dalam industri elektronik, komposit logam-keramik yang dibentuk dengan penyemprotan termal lapisan keramik isolasi pada pelat logam merupakan bahan substrat yang ideal dalam industri mikroelektronika. Konduktivitas termal yang tinggi dari logam akan dengan cepat menghilangkan panas yang dihasilkan oleh arus yang kuat, dan lapisan keramik memberikan sifat insulasi dielektrik yang sangat baik.

3.5

Lainnya

Di banyak bidang lain, pelapis keramik juga banyak digunakan. Misalnya, di bidang biomedis, melapisi permukaan paduan logam medis dengan lapisan keramik yang biokompatibel dengan tubuh manusia tidak hanya meningkatkan masa pakai bahan medis, tetapi juga memecahkan masalah biokompatibilitas bahan medis pada manusia. Bodinya, serta performanya lebih stabil dan kokoh setelah material ditanamkan ke dalam bodi.

4.Pandangan

Saat ini pelapis keramik dan proses pembuatannya sangatlah banyak jenisnya dan memegang peranan yang sangat besar di berbagai bidang, namun masih banyak permasalahan yang harus diselesaikan. Dari perspektif lapisan keramik, sifat mekanik dan kekuatan ikatan matriks adalah kuncinya; Dari segi teknologi penyiapan, cara pengoperasian yang sederhana, biaya rendah, mutu tinggi, biaya rendah dan ramah lingkungan merupakan arah upaya saat ini dan masa depan. Di masa depan, untuk pengembangan pelapis keramik, pertama-tama, sifat komprehensif pelapis dan kekuatan substrat harus ditingkatkan; Kedua, memperkuat penelitian preparasi pelapis keramik, memperbaiki kekurangan pada proses preparasi yang ada, dan mengembangkan proses preparasi yang lebih baik.

Fountyl Technologies PTE Ltd, berfokus pada industri manufaktur semikonduktor, produk utama meliputi: Pin chuck, chuck keramik berpori, efektor ujung keramik, balok persegi keramik, spindel keramik, selamat datang untuk menghubungi dan negosiasi!