Seramik kaplamaların hazırlanması ve uygulanmasında ilerleme

1，Seramik kaplamaların özellikleri ve sınıflandırılması

Seramik kaplama, yalnızca geleneksel seramik malzemelerin yüksek sıcaklık direnci, aşınma direnci ve korozyon direnci avantajlarını korumakla kalmayıp aynı zamanda temel malzemenin yapısal gücünü de koruyan inorganik metalik olmayan kaplama sınıfı için genel bir terimdir.

Malzemenin kimyasal bileşimine göre seramik kaplama, ana oksit kaplama, oksidasyonsuz kaplama, silikat kaplama, kompozit seramik kaplama. Yaygın olarak kullanılan oksit seramik kaplama malzemeleri Al2O3, TiO2, ZrO2, Cr2O3, SiO2, MgO, BeO, Y2O3 vb.'dir. Karbür seramikler esas olarak SiC, WC, BC, TiC vb. içerir. Nitrür seramikler esas olarak Si3N4, TiN, BN, AlN içerir. , vb. Borür seramikleri, yaygın olarak kullanılan TiB, ZrB2 vb. Ek olarak, mühendislik uygulamalarındaki seramik kaplamalara yönelik giderek katılaşan gereksinimlerle birlikte, nadir toprak seramik kaplamalar, çok fazlı kaplamalar, MAX fazlı kaplamalar vb. gibi bazı yeni seramik kaplamalar da güncel araştırmaların odak noktasıdır.

Uygulama açısından bakıldığında, yüksek sıcaklık yalıtım kaplaması, aşınma direnci ve erozyon direnci kaplaması, ısıl işlem koruyucu kaplama, yüksek sıcaklıkta yağlama kaplaması, atom enerjisi kaplaması ve benzeri gibi farklı özel özelliklere sahip seramik kaplamalara da ayrılır.

2，Seramik kaplamanın hazırlama teknolojisi

Şu anda yaygın olarak kullanılan seramik kaplama hazırlama teknolojisi esas olarak lazer kaplama teknolojisi, kendiliğinden yayılma teknolojisi, termal püskürtme teknolojisi, sol-jel yöntemi, buhar biriktirme ve diğer yöntemleri içermektedir.

2.1

Lazer kaplama teknolojisi

Lazer kaplama teknolojisi, yeni bir yüzey kaplama teknolojisi üretmek üzere kaplama malzemesini ve alt tabaka yüzeyini aynı anda eritmek için lazeri bir ısı kaynağı olarak kullanır (bkz. Şekil 1). Bu teknoloji, zor işleme özelliklerinin üstesinden gelmek için seramik malzemeyi eritebilir, matrisin servis ömrünü, yüksek sıcaklık direncini, korozyon direncini, basınç direncini ve bir dizi performans göstergesini büyük ölçüde artırabilir, yüksek kaliteli seramik kaplama hazırlayabilir, pek çok uzman ve akademisyenler kendilerini bu teknolojinin araştırılmasına adamıştır.

2.2

Termal püskürtme işlemi

Termal püskürtme teknolojisi nano yapılı seramiklerin hazırlanmasında etkili yöntemlerden biridir. Şu anda, termal püskürtme teknolojisi, pazar talebi ve bilimsel ve teknolojik gelişme sürecinde daha fazla türe farklılaşmıştır; bunların arasında ark püskürtme malzemelerinin elektriği iletmesi gerekir ve plazma püskürtme, malzemelerin çoğunu yüksek derecede otomasyonla püskürtebilir. , yüksek erime noktasına sahip seramik malzemelerin püskürtülmesi için en iyi seçimdir.

2.3

Sol-jel yöntemi

Sol-jel yöntemi, malzemenin bileşimini, oluşumunu ve mikro yapısını kontrol edebilen kimyasal çözeltilerle kaplama hazırlama yöntemidir. Bu yöntem, basit ekipman ve malzemenin kontrol edilebilir mikro yapısı gibi avantajlara sahiptir. Seramik agreganın sol'a eklenmesi ve seramik kaplamanın hazırlanması için ısıya dayanıklı yapıştırıcı ile birleştirilmesi, solventin hacimsel fraksiyonunu azaltabilir ve kuruyup sertleştikten sonra film tabakasının çatlama eğilimini azaltabilir. Sol-jel yöntemiyle hazırlanan yeni seramik kaplamaların sertliği, aşınma direnci, korozyon direnci ve yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci çoğunlukla araştırmacılar tarafından doğrulanmıştır.

2.4 Kendi kendine yayılma tekniği

Yanma sentezi olarak da bilinen kendi kendine yayılan yüksek sıcaklık sentezi (SHS), 20. yüzyılın ortalarında ortaya çıkan malzemeleri hazırlama yöntemidir. Bu yöntem, karışık reaktanlar aracılığıyla yanmayı belirli bir sıcaklığa ısıtmak için ekzotermik ısı prensibini kullanır ve gerekli malzemeleri sentezlemek için lokal yanmadan tüm sisteme yayılır. Geleneksel süreçle karşılaştırıldığında yöntemin bariz avantajları vardır: Birincisi, üretim süreci basittir ve ekipmanın kullanımı kolaydır; İkincisi, hızlı reaksiyon süresi ve kısa üretim döngüsü; Üçüncüsü, düşük enerji tüketimi; Dördüncüsü, daha az yabancı madde ve ürünün yüksek saflığı.

2.5

Buhar birikimi

Buhar biriktirme, fiziksel buhar biriktirme (PVD) ve kimyasal buhar biriktirme (CVD) olarak ikiye ayrılır.

2.5.1 Fiziksel Buhar Birikimi (PVD)

PVD, kaplanacak malzemenin veya hedefin bir vakum odasında ısıtma veya yüksek enerjili ışın bombardımanı yoluyla buharlaştırılarak gaza dönüştürüldüğü ve bir kaplama oluşturmak üzere iş parçasının yüzeyine biriktirildiği bir teknolojidir.

2.5.2 Kimyasal Buhar Birikimi (CVD)

CVD, istenen kaplamayı elde etmek için ısıtılmış bir parçanın yüzeyinde kimyasal olarak reaksiyona girmek üzere birden fazla gazın kullanıldığı bir işlemdir. Kaplama CVD teknolojisi ile hazırlandığında reaksiyon gazının akışı kaplama elemanının kompleks parçanın veya boşluk kısmının herhangi bir yerine ulaşmasını sağlayabildiğinden, prosesin en büyük özelliği çok yüksek yüzey kaplama oranına sahip olmasıdır. ve hiçbir süreç onun yerini alamaz.

3.Seramik kaplamaların uygulanmasında ilerleme

3.1

Termal bariyer koruması (Termal bariyer seramik kaplama)

Termal bariyer kaplamanın temel gereksinimleri yüksek sıcaklık dayanımı ve yüksek sıcaklıkta oksidasyon direncidir. Metal matris ile sıkı bir şekilde birleştirilmiştir; Düşük ısı iletkenliği, iyi yalıtım; Doğrusal genleşme katsayısı metal matrisle iyi uyum sağlar ve ısıya dayanıklı çevrimlerin sayısı yüksektir. Esas olarak havacılık, deniz ve kara gaz türbinlerinin ısıtma parçalarında, ayrıca metalurji endüstrisi için sivil içten yanmalı motorlarda, basınçlı türbinlerde ve oksijen püskürtme tabancalarında kullanılır.

3.2

Korozyon önleme fonksiyonu

Seramik kaplamanın klasik bir uygulaması petrokimya, denizcilik ve diğer ekipmanların korozyona karşı korunmasıdır. Boru hattının korozyona karşı korunması için kullanılan kaplama esas olarak organik kaplamadır, ancak yaşlanmanın bozulması, ısı ve soğuğa dayanıklılık sorunları nedeniyle boru hattının servis ömrü sınırlıdır, nano seramik kaplama yaşlanma karşıtı, sıcaklık direnci, korozyon direnci ve anti-aging özelliklerine sahiptir. boru hattının servis ömrünü büyük ölçüde uzatabilen vb. Buna ek olarak, nano-seramik kaplama iyi bir anti-katot sıyırma özelliğine sahiptir ve Denizcilik çalışma ortamına uyum sağlayabilir.

3.3

Sürtünmeyi azaltmak

Sürtünme ve aşınma doğada sık karşılaşılan sorunlardır ve taşıma ekipmanlarında parçaların yaklaşık %80'i malzeme aşınması nedeniyle arızalanır. Bilim ve teknolojinin sürekli gelişmesi ve modern endüstrinin hızlı yükselişi ile birlikte, mekanik parçaların yüzey aşınma direncine yönelik gereksinimleri giderek daha katı hale gelmektedir [9]. Ekipmanın yüzeyine püskürtülen aşınmaya dayanıklı seramik kaplamanın kullanılması, ekipmanın hem metalin sağlamlığını hem de tokluğunu, işlenebilirliğini ve aşınma direncini, yüksek sıcaklık direncini, korozyon direncini, yalıtımı ve seramiğin diğer özelliklerini sağlayabilir. sosyal ve ekonomik faydaların arttırılması ve parçaların servis ömrünün uzatılması açısından büyük önem taşımaktadır. Örneğin termik santral fanının aşınmaya dayanıklı seramik kaplamayla kaplanması servis ömrünü uzatabilir; Büyük su koruma projelerinin açma ve kapama makinesinde aşınmaya dayanıklı seramik kaplı piston çubuğunun kullanılması, yağ sızıntısı olgusunun etkili bir şekilde üstesinden gelebilir ve geleneksel piston kolunda uzun süre sıkışıp kalabilir.

3.4

Elektrik yalıtımı

Seramik kaplamalar genel olarak iyi bir yalıtıma sahiptir ve elektronik ve elektrik endüstrilerindeki uygulamaların yanı sıra mekanik, endüstriyel ve otomotiv endüstrilerinde de yüksek talep görmektedir. Elektronik endüstrisinde, metal plaka üzerine termal püskürtme yalıtkan seramik kaplama ile oluşturulan metal-seramik kompozit, mikroelektronik endüstrisinde ideal alt tabaka malzemesidir. Metalin yüksek ısı iletkenliği, güçlü akımın ürettiği ısıyı hızla dağıtır ve seramik katman mükemmel dielektrik yalıtım özellikleri sağlar.

3.5

Diğer

Diğer birçok alanda da seramik kaplamalar yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin biyotıp alanında, tıbbi metal alaşımlarının yüzeyinin insan vücuduyla biyouyumlu seramik kaplamalarla kaplanması, yalnızca tıbbi malzemelerin kullanım ömrünü uzatmakla kalmıyor, aynı zamanda tıbbi malzemelerin insandaki biyouyumluluğu sorununu da iyi bir şekilde çözüyor. malzeme vücuda implante edildikten sonra performans daha istikrarlı ve sağlamdır.

4. Görünüm

Günümüzde pek çok çeşit seramik kaplama ve bunların hazırlanma süreçleri mevcut olup, çeşitli alanlarda büyük rol oynamaktadır ancak hala çözülmesi gereken birçok sorun bulunmaktadır. Seramik kaplama açısından bakıldığında mekanik özellikleri ve matris bağlanma mukavemeti çok önemlidir; Hazırlama teknolojisi açısından bakıldığında basit operasyon, düşük maliyet, yüksek kalite, düşük maliyet ve çevre dostu yöntem mevcut ve gelecekteki çabaların yönüdür. Gelecekte seramik kaplamaların geliştirilmesi için öncelikle kaplamanın kapsamlı özellikleri ve alt tabakanın mukavemeti iyileştirilmelidir; İkinci olarak, seramik kaplama hazırlama araştırmalarını güçlendirmek, mevcut hazırlama sürecinin eksikliklerini iyileştirmek ve daha iyi bir hazırlama süreci geliştirmek.

Fountyl Technologies PTE Ltd, yarı iletken imalat endüstrisine odaklanmaktadır; ana ürünler şunlardır: Pim aynası, gözenekli seramik ayna, seramik uç efektör, seramik kare kiriş, seramik mil, iletişim ve müzakereye hoş geldiniz！