工業(yè)領(lǐng)域中陶瓷材料主要以兩種形式而被應(yīng)用：其一是整體的陶瓷結(jié)構(gòu)材料，其二是陶瓷的涂層或改性層。在金屬或其它基體材料及其零部件表面上沉積或覆蓋陶瓷材料的過程，通常被稱為陶瓷涂層沉積覆蓋處理。較薄的陶瓷涂層因依附于基體材料，陶瓷材料通常所顯現(xiàn)的脆性、強(qiáng)度差等缺點(diǎn)，在這里已經(jīng)得到很大程度的改善，而對(duì)于陶瓷涂層而言，其最突出的問題則是如何提高它與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度。

氧化鋯陶瓷可用于發(fā)動(dòng)機(jī)熱障涂層

    陶瓷涂層技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展迅速，應(yīng)用領(lǐng)域領(lǐng)域日益廣泛，應(yīng)用前景極被看好。下文帶大家看看陶瓷涂層的“本事”及其制備技術(shù)概況。

    一、陶瓷涂層的“本事”

    耐磨抗熱耐腐蝕：從機(jī)械零部件失效形式的統(tǒng)計(jì)來看，其中不同形式的表面損傷失效占所有失效形式的2/3以上。這些表面損傷主要表現(xiàn)為各種形式的磨損、腐蝕以及高溫軟化或熱衰退等，而陶瓷覆蓋層恰恰可以利用自己的性能優(yōu)勢(shì)，在提高耐熱、耐磨和耐腐蝕能力等方面起到增強(qiáng)作用，可有效地保護(hù)或強(qiáng)化零件表面，防止失效現(xiàn)象。

    抗熱能力棒：航天器以很快的速度在大氣層中穿行，其外殼與大氣劇烈摩擦形成極高的表面溫度，這是普通金屬和合金材料無法承受的，而熱噴涂的耐高溫陶瓷隔熱層既能承受高溫作用，又起到對(duì)基材的隔熱保護(hù)作用，形成所謂的熱障涂層（Thermal BarrierCoating，TBC）層，可以保護(hù)基材免受高溫破壞。這種TBC層在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上也有同樣的應(yīng)用，它是目前尚未有替代的唯一方法。

熱障涂層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，PadtureN P，Science,2002

    陶瓷涂層除了機(jī)械性能好，抗熱能力強(qiáng)等本事外，陶瓷涂層材料的其他特性也有著廣泛，例如，①陶瓷材料具有良好的絕緣性能，在金屬板上熱噴涂絕緣陶瓷涂層所形成的金屬-陶瓷復(fù)合材料是微電子工業(yè)中理想的基板材料。高導(dǎo)熱率的金屬將強(qiáng)電流產(chǎn)生的熱量迅速散發(fā)，而陶瓷則提供優(yōu)良的絕緣性能；②等離子噴涂釔鋇銅氧（YBaCuO）、鉍鍶鈣銅氧（BiSrCaCuO）超導(dǎo)陶瓷涂層都已有應(yīng)用成功的報(bào)道。在磁屏蔽、微波元件、各類傳感器、量子電子器件等方面，展示出很好的應(yīng)用前景；③具有遠(yuǎn)紅外功能的陶瓷不粘鍋涂層應(yīng)用于電飯鍋火鍋等器皿，涂層不僅耐刮易清洗，且加熱效率高，均勻度好。

    舉個(gè)例子：涂有遠(yuǎn)紅外陶瓷顆粒的各種鍋加熱效率與均勻程度更高

    二、陶瓷表面技術(shù)概況

    工程陶瓷材料在基體表面上形成覆蓋涂層具有多種技術(shù)和方法，目前，應(yīng)用比較廣泛的各類陶瓷涂層方法見下圖：

    三、幾種常用沉積方法及其涂層特點(diǎn)的比較

    1、電鍍、電化學(xué)。沉積膜材料（母材）有金屬及其合金、陽極氧化及陶瓷復(fù)合鍍材料，可用于不被電解質(zhì)溶液溶解的導(dǎo)體，或被導(dǎo)電性膜層覆蓋的不良導(dǎo)體等基材。該工藝可適應(yīng)大部分復(fù)雜形狀的材料和零件，但要避免尖端形狀與深盲孔結(jié)構(gòu)。膜層附著力極佳，膜厚一般在0.5μm到100μm。

    2、真空蒸鍍。沉積膜材料有金屬及其反應(yīng)性化合物、陶瓷等，適用基材有金屬陶瓷、玻璃、塑料等，為獲得均一的膜層，工件需翻轉(zhuǎn)，對(duì)復(fù)雜形狀采用氣體散射法，膜層附著力好，膜厚一般在0.1μm~50μm之間。

    3、離子鍍。可用沉積膜材料有金屬和一部分合金，反應(yīng)性離子鍍可生成陶瓷，被覆蓋的基體材料為導(dǎo)體較好，不良導(dǎo)體也可，但必須耐離子沖擊多引起的溫升。可適用于復(fù)雜形狀基材但是要取得均一的膜層比較困難。膜層附著性極佳，膜厚一般在幾微米到數(shù)十微米。

    4、濺射。可用于所有金屬與非金屬，包括陶瓷沉積膜材料，適用于金屬，陶瓷，玻璃，塑料等基材，可適應(yīng)大面積及復(fù)雜形狀基材，但需避免較深的凹面形狀。膜層的均勻性良好，膜厚通常在0.1μm~50μm之間，基片被濺射清洗附著性優(yōu)異。

    5、CVD。沉積膜材料有耐熱金屬及各種陶瓷，可用于耐高溫（500~2000℃）和耐膜材腐蝕的金屬及非金屬基材的輔材形狀覆蓋，膜層附著力較好，膜厚通常在0.5μm~50μm。

    6、熱噴涂。該工藝適用于金屬、非金屬、陶瓷與復(fù)合材料等沉積膜材料（母材）。可適用于金屬與各種非金屬基材的的多種形狀及尺寸的覆蓋。生產(chǎn)率高達(dá)kg/h，膜層附著力優(yōu)良，膜層可達(dá)數(shù)毫米。

    7、電火花涂覆。沉積膜材料有導(dǎo)電陶瓷、硬質(zhì)合金等，該工藝可用于工具鋼、模具鋼等基體材料的簡(jiǎn)單外表面涂覆，沉積層析出速度慢，鍍層僅0.05mm，但膜層附著力佳。

    8、合金化與熔覆。可用于沉積膜材料有金屬，合金與陶瓷。該工藝可用于金屬基材表面覆蓋。材料表面沉積層析出效率高，膜層附著力佳，覆層厚度可達(dá)10μm只數(shù)百微米。

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