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关于陶瓷耐磨涂层，你知道多少?

发布时间：

2023/06/19

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在日常工业生产中，生产工具的磨损、腐蚀和断裂是生产设备零部件失效，这个现象大范围的存在于冶金、建筑、电力、机械等领域，磨损问题一般来说是企业关注的重点。为了跟上制造业发展的步伐，表面工程技术应运而生。这项技术能实现低投入使得材料性能大幅度提高，有经济效益。这些年在基体表面制备耐磨陶瓷涂层已成为国内外学者研究的热点。
一、耐磨陶瓷分类
耐磨陶瓷是一种典型的结构陶瓷，主要包括氧化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷等。
（一）氧化物陶瓷
发展和应用都比较早的陶瓷材料，是离子型晶体，其阴阳离子是通过较强离子键结合，因而具有耐高温、大强度、抗氧化性等特点，一般包括熔点高于1730℃的简单的氧化物陶瓷或者复合氧化物陶瓷，如氧化铝、氧化镁、氧化钛、莫来石、尖晶石等。其中一些氧化物陶瓷，如氧化锆、氧化铝等因其化学稳定性、耐磨性等特点广泛应用于人体关节、骨螺钉、耳骨等领域。
（二）氮化物陶瓷
起步较晚，自20世纪70年代才开始迅猛发展，几乎都是通过人工合成的，除了具有大强度、高硬度的特点，还具有优良的电学和热学性能。经过多年的研究，氮化物陶瓷的脆性、可靠度等问题都有了明显的改善。历经几十年的发展，氮化硅、氮化铝、氮化硼等氮化物陶瓷作为大强度机械部件、耐腐蚀部件、以及耐磨部件，已经广泛应用于航空航天、机械、冶金等领域。
（三）碳化物陶瓷
中应用较多的有碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)、碳化钛(TiC)、碳化钨(WC)等，例如SiC用于发动机的涡轮增压器转子，滑动轴承，高温交换器等；碳化硼用作防弹装甲等；碳化钛用于制备刀具。碳化物陶瓷主要的优点就是熔点高、硬度高，如B4C的硬度是次于金刚石和CBN。

二、耐磨陶瓷涂层性能
因为陶瓷具有高熔点、高硬度、大强度、高化学稳定性、高绝缘能力、低热导率、低热膨胀系数等特点，所以用作涂层可以有效地提高基体材料的耐磨损、耐高热、耐腐蚀和抗高温氧化等性能。陶瓷具有金属材料难以达到的性能，所以被广泛应用于制备各种陶瓷涂层。耐磨陶瓷将陶瓷的优点和金属材料的韧性结合起来，在材料表面喷涂，可使材料兼具金属的强韧性、可加工性等特性及陶瓷的耐磨损、耐高温、耐腐蚀及绝缘性等性能，对于提高社会经济效益、延长零部件的使用寿命具有重要意义。