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)域飛機發(fā)動機、燃氣輪機零部件：熱障涂層（TB。被廣泛地應(yīng)用在飛機發(fā)動機、渦輪機和汽輪機葉片上，保護高溫合金基體免受高溫氧化、腐蝕，起到隔熱、提高發(fā)動機進口溫度和發(fā)動機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)動機已應(yīng)用幾十年了，它的缺點是不能突破12000c的使用溫度，但現(xiàn)在軍用發(fā)動機的使用溫度已經(jīng)超過12000C,因此急需材料方面的突破。另外，地面燃氣輪機的熱障涂層材料基本受制于國外，也亟待國產(chǎn)化。國內(nèi)外研究指出含結(jié)酸鹽的雙陶瓷熱障涂層被認為是未來發(fā)展長期使用溫度高于12000c的最有前景的涂層結(jié)構(gòu)之一。用納米結(jié)構(gòu)結(jié)酸鹽粉體喂料制備的納米

2、結(jié)構(gòu)雙陶瓷型n-LZ/8YSZB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)陶瓷涂層的強度、韌性、耐磨性、耐蝕性、熱震抗力等均比目前國內(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)的熱噴涂陶瓷涂層

3、在美國海軍艦船上的一些典型應(yīng)用。表1一些美國海軍艦船上應(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)境水泵軸儲水槽NiCu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發(fā)動機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CuN合金蒸汽支桿潛艇艙門不銹鋼鹽水流里泵燃料油碳鋼燃料油柴油機、工程機械零部件：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)動機、工程機械等領(lǐng)域。如缸體、泵軸、機軸、曲軸、凸輪軸、軸瓦、連桿瓦、柱塞、閥桿、閥座、液壓支桿、缸蓋、活塞銷、活塞和活

4、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度、硬度和耐磨性；納米陶瓷涂層用于活塞無疑會是最具有高性價比的工藝技術(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)機零部件：盾構(gòu)機被業(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。按照50年的地

5、下施工高峰期計算，我國盾構(gòu)機市場的訂單將高達上千億元。然而，這種巨大、精密而復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品一向是我國制造業(yè)的軟肋。由于技術(shù)落后，盾構(gòu)機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。亟需國產(chǎn)化。這就是為何當(dāng)?shù)罔F建設(shè)狂潮正席卷中國大陸之時，作為關(guān)鍵施工設(shè)備的盾構(gòu)機卻因關(guān)鍵零部件受制于人而使國產(chǎn)盾構(gòu)機行業(yè)難以擺脫窘境的原因。而針對盾構(gòu)機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)才能使我國盾構(gòu)機關(guān)鍵件的制造走出困境。高端軸承：中國是全球第一軸承生產(chǎn)大國，但風(fēng)電、高鐵、轎車、精密機床等高端裝備用軸承卻是短板。如中國高鐵每年產(chǎn)值數(shù)千億，但高鐵軸承

6、卻一直依賴進口，時速160公里以上客車用軸承全部靠進口。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口。如在冶金工業(yè)中，煤粉調(diào)節(jié)閥使用工況惡劣，對核心零件（閥瓣，左、右閥座等）性能要求極其嚴(yán)格，國內(nèi)煤粉調(diào)節(jié)閥市場完全被國外產(chǎn)品所壟斷。而通過納米結(jié)構(gòu)陶瓷涂層在閥門核心零件上進行應(yīng)用，有利于國內(nèi)閥門市場的國產(chǎn)化。液

7、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，目前國內(nèi)傳統(tǒng)工藝是表面鍍硬鉻。由于鍍鉻對人和環(huán)境污染嚴(yán)重，屬國家環(huán)保限制項目，且鍍層不均勻，孔隙率高，容易起皮，鍍鉻費用也比較高，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，只有先進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：我國鋼產(chǎn)量約9億噸，95%以上是連鑄生產(chǎn)的，據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)20萬噸鋼板就要更換一個連鑄結(jié)晶器。目前，國內(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。冶金軋輥：納米結(jié)構(gòu)陶瓷球形粉體可作為連鑄機軋輥、爐底輥的高溫耐磨涂層材料。不僅可作為冷軋機組工藝輥，還可作為連續(xù)退火機組爐輥，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)濟增長點?？墒牵?D打印金屬相對容易，3D打印高強度