常见纳米金属陶瓷涂层的种类有哪些？

什么是陶瓷涂层

陶瓷涂层是个总称，常见的有氧化物陶瓷涂层、碳化物涂层、氮化物涂层、硼和硅化陶瓷涂层、金属间化合物陶瓷涂层、塑料-陶瓷复合涂层等。其中，金属陶瓷涂层因其特殊的成分和良好的综合性能而被广泛应用。

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什么是纳米金属陶瓷涂层

金属陶瓷涂层是以金属和合金为粘结相，陶瓷颗粒为增强硬质相，经喷涂、烧结、烧结、涂层等工艺制成的涂层材料。通过使用不同的金属和合金成分及比例，结合不同的陶瓷粉末材料，可以制备出一系列陶瓷粉末材料。随着金属组分的加入，陶瓷涂层与基体材料之间的结合强度增加，涂层陶瓷颗粒之间的粘附强度增加，涂层的孔隙率降低，致密化程度提高。结果表明，与纯陶瓷涂层相比，金属陶瓷涂层具有更好的力学性能，可以应用于更大的应力和疲劳条件下，获得理想的效果。

到达纳米极膜厚的陶瓷涂层，称为纳米陶瓷涂层。主要制备技术有：气相沉积技术（PVD、CVD、PECVD、ALD等）、喷涂技术、涂覆技术。

金属陶瓷涂层的性能取决于几个因素，成膜的技术，陶瓷相的性能、成分、比例、粒度等，金属基体和陶瓷的相互渗透程度，涂层与基材之间附着力的大小。

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金属氧化物陶瓷涂层的特点

氧化物陶瓷材料一般具有硬度高，熔点高，热稳定性及化学稳定性好的特点，用作涂层可以有效提高基体材料的耐磨损，耐高温，抗高温氧化耐热冲击，耐腐蚀等性能。

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金属碳化物陶瓷涂层的特点

金属碳化物涂层，除了有典型的陶瓷材料特点，还具有典型的金属性，其电阻率和磁化率可于过渡金属元素及合金相比，大部分碳化物是金属性导体 碳化物也称为金属陶瓷材料除了有典型的陶瓷材料特点，还具有典型的金属性，其电阻率和磁化率可于过渡金属元素及合金相比，大部分碳化物是金属性导体，热导率较高，碳化物的硬度随使用，温度升高而降低。灵兮碳化钨的主要缺点是抗高温氧化能力差，大气环境中在500~800℃产生严重氧化。氮化物显出典型的金属特征，其电阻率和磁化率具有金属元素或合金像特征是金属导体热导率高，但碳化物抗氧化能力差，一般适用于真空等离子喷涂。碳化硅是高强度高温陶瓷材料热膨胀系数低，抗热震性能好，硬度高，擦细数小，具有自润滑性能，耐摩擦，磨损性能优异并具有良好的抗疲劳性能和耐腐性。

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金属硼化物陶瓷涂层的特点

六方氮化硼陶瓷涂层是比较有代表性的硼化物陶瓷涂层，其摩擦系数低是优质的自润滑材料，可用作1000℃以上高温，可磨耗密封涂层的软质润滑组分。硼化物具有熔点高，硬度高，饱和蒸汽压低，化学性能稳定等陶瓷特征，耐强酸腐蚀，耐高温，氧化能力强。硼不适宜在铁铝等晶体上。不适宜在铁铝等晶体上喷硼化物涂层。硼化物陶瓷通常用于耐腐蚀涂层，耐高温抗氧化涂层，抗熔融金属，特别是熔融侵蚀涂层，核工业及军工部门用的中子吸收等特殊功能涂层。

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硅化物陶瓷涂层的特点

硅化物涂层具有优良的抗高温氧化性能，常温下硅化物硬而脆，高温下具有一定的塑性，硅化物的性能，受其组份结构等等影响。常用的硅化物有二硅化钼，硅化铬，硅化钛，硅化钨等硅化物热导率高，导电性好，化学性能稳定，可用于制备空气中使用的高温钼加热元件的保护涂层最高使用温度可达1700度，当加热温度达1000℃以上时，硅化物表面可形成一层致密不透气的氧化硅保护膜，具有高的化学稳定性，耐酸性和涂层自封孔效应。硅化物的耐热性和抗高温氧化性优异，不溶于各种酸液，氢氟酸除外，但不耐溶碱性。

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其它类别的金属陶瓷涂层的应用

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硬质合金涂层

硬质合金陶瓷涂层由细钴粉和碳化钨烧结而成，其中钴可以被钢基体取代，但耐高温性降低。钴基涂层可用于油田泥浆泵柱塞、瓦楞纸辊、高速列车制动盘等高温耐磨应用。钢底座可用于冷挤压模具边缘切口。

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碳化钨弥散自熔合金涂层

根据性能要求，此类涂层中的自熔合金可以是镍、钴或铁。该涂层具有非常紧密和高耐磨性的特点，可用于各种销、柱塞、刮刀和其他部件。

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硬质耐磨金属陶瓷涂层

硬质耐磨陶瓷涂层中的陶瓷粉末涂有一层钴和镍，并与金属基体混合。这样，获得的涂层避免了某些陶瓷在高温下的分解，确保了涂层性能的一致性和一致性。镀镍金刚石涂层可用于金刚石砂轮和钻头。金属基体也可以是镍铝粉和自熔合金，可以与碳化钨粉一起喷涂，显著提高喷涂工艺性能，有利于生产薄耐磨涂层，减少加工量。涂层硬质耐磨金属陶瓷涂层应用广泛，可制成高温阀门、发动机转子、涡轮叶片、高炉风口等零件的耐热、高温耐磨涂层。

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耐磨密封金属陶瓷涂层

耐磨密封金属陶瓷涂层的陶瓷相是柔软且易刮伤的非金属颗粒，如石墨和膨润土。它是一种特殊涂层，主要用于飞机发动机

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耐磨自润滑金属陶瓷复合涂层

与硬质耐磨金属陶瓷涂层相比，减摩自润滑金属陶瓷复合涂层使用低摩擦系数、低硬度和自润滑性能的软材料颗粒作为陶瓷相，如石墨、二硫化钼、氟化钙和其他固体润滑剂。这些涂层大多用于真空应用中，而真空应用中没有液体润滑剂。

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高摩擦金属陶瓷涂层

摩擦和润滑在摩擦学中是两个对立的概念。这种涂层通常是多组分金属陶瓷的复合材料。金属基包括铜基、青铜基、铁基和钴基，而陶瓷粉是各种非金属颗粒的混合物。

高摩擦金属陶瓷涂层常用于各类设备、汽车上的制动盘、油田；也可用于各种旋转机构的刹车片，如钻机的刹车片。

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引用资料

• http://www.coating-club.com/what-are-the-commonly-used-cermet-coatings/