納米陶瓷涂層的典型應(yīng)用領(lǐng)域

1、.納米陶瓷涂層的一些典型應(yīng)用領(lǐng)域:飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)零部件：熱障涂層（TBC）被廣泛地應(yīng)用在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪機(jī)和汽輪機(jī)葉片上，保護(hù)高溫合金基體免受高溫氧化、腐蝕，起到隔熱、提高發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)推重比作用的一種陶瓷涂層材料。8YSZ材料被用做熱障涂層材料在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)已應(yīng)用幾十年了，它的缺點(diǎn)是不能突破1200oC的使用溫度，但現(xiàn)在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的使用溫度已經(jīng)超過1200oC，因此急需材料方面的突破。另外，地面燃?xì)廨啓C(jī)的熱障涂層材料基本受制于國(guó)外，也亟待國(guó)產(chǎn)化。國(guó)內(nèi)外研究指出含鋯酸鹽的雙陶瓷熱障涂層被認(rèn)為是未來發(fā)展長(zhǎng)期使用溫度高于1200oC的最有前景的涂層結(jié)構(gòu)之一。用納米結(jié)構(gòu)鋯酸鹽粉體喂料制備

2、的納米結(jié)構(gòu)雙陶瓷型n-LZ/8YSZ熱障涂層的隔熱效果明顯好于其它現(xiàn)有涂層，與相同厚度的傳統(tǒng)微米結(jié)構(gòu)單陶瓷型8YSZ熱障涂層相比，隔熱效果提高了70%。而且，納米結(jié)構(gòu)的雙陶瓷型涂層具有比其它兩種涂層層更好的熱震性能。軍艦船舶零部件：納米結(jié)構(gòu)的熱噴涂陶瓷涂層早已廣泛應(yīng)用于美國(guó)海軍裝備(包括軍艦、潛艇、掃雷艇和航空母艦)上的數(shù)百種零部件。納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層的強(qiáng)度、韌性、耐磨性、耐蝕性、熱震抗力等均比目前國(guó)內(nèi)外商用陶瓷涂層材料中質(zhì)量好、銷量大的美科130涂層的性能顯著提高。有著高出1倍的韌性，高出4-8倍的耐磨性，高出1-2倍的結(jié)合強(qiáng)度和抗熱震性能和高出約10倍的疲勞性能。表1給出了納米結(jié)構(gòu)的熱噴涂陶

3、瓷涂層在美國(guó)海軍艦船上的一些典型應(yīng)用。表1 一些美國(guó)海軍艦船上應(yīng)用的熱噴涂納米Al2O3/TiO2陶瓷涂層零部件船上系統(tǒng)基體材料使用環(huán)境水泵軸儲(chǔ)水槽NiCu合金鹽水閥桿主柱塞閥不銹鋼蒸汽軸主加速器碳鋼鹽水渦輪轉(zhuǎn)子輔助蒸汽碳鋼油端軸主推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)青銅鹽水閥桿主饋泵控制不銹鋼蒸汽膨脹接頭彈射蒸汽裝置CuNi合金蒸汽支桿潛艇艙門不銹鋼鹽水流量泵燃料油碳鋼燃料油柴油機(jī)、工程機(jī)械零部件: 高性能納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層可以大幅度提高材料或零部件的硬度、韌性、耐磨性、抗腐蝕性和耐高溫性能，因此可廣泛應(yīng)用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、工程機(jī)械等領(lǐng)域。如缸體、泵軸、機(jī)軸、曲軸、凸輪軸、軸瓦、連桿瓦、柱塞、閥桿、閥座、液壓支桿、缸蓋、活

4、塞銷、活塞和活塞環(huán)等零部件。如：納米陶瓷涂層來大幅度提高曲軸的抗疲勞強(qiáng)度、硬度和耐磨性；納米陶瓷涂層用于活塞無疑會(huì)是最具有高性價(jià)比的工藝技術(shù)；納米陶瓷涂層將給與主軸瓦及連桿瓦以更高的強(qiáng)度、硬度和韌性，顯著提高其耐磨性能，極大地減小曲軸的磨損、有效地防止燒瓦、抱瓦及燒曲軸；納米陶瓷涂層技術(shù)應(yīng)該是目前用于活塞環(huán)的最佳表面改性技術(shù)。汽車零部件：每輛汽車有幾十個(gè)零部件可以采用耐磨耐蝕的噴涂層，如曲軸、頂桿、閥桿、閥座、齒輪箱齒輪軸頸、活塞、柱塞等。高性能納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層無疑是解決這些零部件磨損和腐蝕問題的首選技術(shù)。盾構(gòu)機(jī)零部件：盾構(gòu)機(jī)被業(yè)界喻為地下航母，是挖掘地鐵隧道、公路隧道、引水隧洞等工程的利器。

5、按照50年的地下施工高峰期計(jì)算，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)的訂單將高達(dá)上千億元。然而，這種巨大、精密而復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品一向是我國(guó)制造業(yè)的軟肋。由于技術(shù)落后，盾構(gòu)機(jī)的主軸和液壓件這類關(guān)鍵部件耐磨抗蝕性能差，使用壽命低。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的所有盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵總成和零部件都只能依賴進(jìn)口，亟需國(guó)產(chǎn)化。這就是為何當(dāng)?shù)罔F建設(shè)狂潮正席卷中國(guó)大陸之時(shí)，作為關(guān)鍵施工設(shè)備的盾構(gòu)機(jī)卻因關(guān)鍵零部件受制于人而使國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)難以擺脫窘境的原因。而針對(duì)盾構(gòu)機(jī)的主軸和液壓件這類關(guān)鍵部件耐磨抗蝕性能差，使用壽命低的問題，也許只有采用成熟的納米結(jié)構(gòu)涂層技術(shù)才能使我國(guó)盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵件的制造走出困境。高端軸承：中國(guó)是全球第一軸承生產(chǎn)大國(guó)，但風(fēng)電、高鐵、轎車、

6、精密機(jī)床等高端裝備用軸承卻是短板。如中國(guó)高鐵每年產(chǎn)值數(shù)千億，但高鐵軸承卻一直依賴進(jìn)口，時(shí)速160公里以上客車用軸承全部靠進(jìn)口。而納米陶瓷涂層無疑是提高高端裝備用軸承性能的最簡(jiǎn)易有效的途徑。如將納米陶瓷涂層制備于軸承套圈滾道上就可形成陶瓷軸承，尤其是大中型陶瓷軸承。如將納米陶瓷涂層涂覆在軸承套圈外側(cè)，就可成為耐磨絕緣軸承。閥門: 目前我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的各種閥門壽命短、不可靠，部分產(chǎn)品只相當(dāng)于上世紀(jì)80年代初的國(guó)際水平，一些高溫高壓和關(guān)鍵裝置上需要的閥門仍然依賴進(jìn)口。如在冶金工業(yè)中，煤粉調(diào)節(jié)閥使用工況惡劣，對(duì)核心零件（閥瓣，左、右閥座等）性能要求極其嚴(yán)格，國(guó)內(nèi)煤粉調(diào)節(jié)閥市場(chǎng)完全被國(guó)外產(chǎn)品所壟斷。而通過

7、納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層在閥門核心零件上進(jìn)行應(yīng)用，有利于國(guó)內(nèi)閥門市場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化。液壓缸活塞桿：液壓缸活塞桿是液壓缸的重要部件，為了提高耐磨抗蝕性能，目前國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻。由于鍍鉻對(duì)人和環(huán)境污染嚴(yán)重，屬國(guó)家環(huán)保限制項(xiàng)目，且鍍層不均勻，孔隙率高，容易起皮，鍍鉻費(fèi)用也比較高，不能滿足生產(chǎn)上的需要，因此采用合適的涂層或鍍層取代鍍鉻一直是機(jī)械裝備行業(yè)的重要課題。特別是艦船舷外液壓缸活塞桿工作在30oC65oC溫度范圍內(nèi)的潮濕海洋大氣或海水介質(zhì)中，并承受一定的環(huán)境壓力，要求較高的物理、化學(xué)和力學(xué)性能。目前廣泛采用的電鍍硬鉻層已不能滿足對(duì)液壓缸活塞桿的使用性能要求，常規(guī)的熱噴涂涂層也難以滿足這些性能要求，只有

8、先進(jìn)的納米陶瓷涂層材料是液壓缸活塞桿首選的涂層材料。連鑄結(jié)晶器：我國(guó)鋼產(chǎn)量約9億噸，95%以上是連鑄生產(chǎn)的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每生產(chǎn)20萬噸鋼板就要更換一個(gè)連鑄結(jié)晶器。目前，國(guó)內(nèi)連鑄結(jié)晶器大多采用電鍍硬鉻層或合金鍍層，也有一些是熱噴涂合金層，而國(guó)外經(jīng)過研究后已開始采用熱噴涂普通陶瓷涂層。納米陶瓷涂層無疑具有更大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。冶金軋輥：納米結(jié)構(gòu)陶瓷球形粉體可作為連鑄機(jī)軋輥、爐底輥的高溫耐磨涂層材料。不僅可作為冷軋機(jī)組工藝輥，還可作為連續(xù)退火機(jī)組爐輥，如在高溫段，以CoNiCrAlY 為底層，ZrO2-Y2O3（或其他陶瓷材料）為面層。3D打印：作為一種增材制造技術(shù),3D打印技術(shù)將深刻影響制造業(yè)的未來，成為未來新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)?？墒?，3D打印金屬相對(duì)容易，3D打印高強(qiáng)度