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大致來說,等離子噴涂涂層依其主要用途可以分為保護(hù)性涂層和功能性涂層兩大類。等離子噴涂涂層以前多應(yīng)用于耐磨、耐蝕、耐高溫等領(lǐng)域,近年來新型的功能性涂層如生物涂層、納米涂層、超導(dǎo)涂層等正受到人們的重視。
耐磨涂層和熱障涂層
等離子噴涂涂層的典型應(yīng)用是耐磨涂層和熱障涂層。耐磨涂層如碳化物 (Cr2C3、WC)、氧化物 (Al2O3、Cr2O3、TiO2)等。熱障涂層廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等高溫工作條件下的熱屏蔽涂層,其厚度一般小于 1mm。
熱障涂層硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、可顯著降低基材溫度,從而提高發(fā)動機(jī)效率,減少燃油消耗,延長使用壽命。典型熱障涂層由金屬結(jié)合層和陶瓷層組成,在金屬層中加入陶瓷,形成多層的由金屬底層逐漸向陶瓷工作層過渡的階梯式梯度涂層。
納米涂層
等離子噴涂技術(shù)作為一個傳統(tǒng)的涂層制備手段用于噴涂納米涂層具有*的優(yōu)勢,如低成本、高效率、適于工業(yè)化生產(chǎn)、所得涂層結(jié)合強(qiáng)度高等,不僅可制備致密耐磨的納米涂層同時也可制備多孔性納米涂層。例如采用真空等離子噴涂法將由水解合成的 50~100nm的 TiO2制備成多孔的納米 TiO2 薄膜,它由銳鈦礦、金紅石和 TiO2相組成,粒子尺寸在 100nm以內(nèi),這種納米薄膜可應(yīng)用于光催化、凈化消毒、氣體檢測傳感等方面。在等離子噴涂納米材料中有兩個問題需要解決,一是如何輸送納米粉末,因為納米粉末太細(xì)小而易粘附于送粉系統(tǒng)內(nèi)壁上難以順利到達(dá)噴槍的特定區(qū)域;二是如何在噴涂處理過程中保持納米結(jié)構(gòu)。
非晶、準(zhǔn)晶涂層
非晶合金具有較高的強(qiáng)度、硬度和優(yōu)良的耐磨、耐蝕及磁學(xué)性能,然而制備大塊三維的非晶合金在技術(shù)上難度很大。而用等離子噴涂技術(shù)將非晶粉末噴涂在廉價的性能較差的金屬表面上形成致密的結(jié)合強(qiáng)度較高的非晶涂層是一種材料表面非晶化的好辦法。等離子噴涂時,熔粒的冷卻速度可達(dá) 105 ~106K/s,這種高速冷卻可在涂層中產(chǎn)生非晶態(tài)相的組織結(jié)構(gòu)。非晶合金涂層具有致密度高、孔隙率低、氧化物含量少、隔熱、阻燃、耐摩擦等特點。
生物活性涂層
生物活性羥基磷灰石 (HAP)與生物組織有良好的相容性,可以制成各種關(guān)節(jié)和牙齒。等離子噴涂 HAP粉末在金屬基體上,形成生物涂層,既突出了 HAP良好的生物活性,又利用了金屬材料優(yōu)秀的力學(xué)性能,避免了 HAP的脆性和疲勞敏感性的問題。另一類生物涂層材料為生物活性玻璃,這種玻璃植入生物體內(nèi)可以誘導(dǎo)體液生成磷灰石并沉積在涂層上,這種玻璃可采用等離子噴涂法制備。
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