陶瓷高温涂层

已知SiO2和Al2O3具有良好的抗氧化性。如果直接在合金表面制备一层SiO2或Al2O3膜,也可以起到隔离气体介质、降低合金氧化速度的作用。但是,SiO,或Al2O3必须十分致密。另外,- -般抗氧化合金表面沉积Al2O3,由于Al2O,涂层/合金界面的氧分压降低,可以促进合金的选择性氧化,对合金的抗氧化性起有利作用。但由于氧化物与基体合金的线膨胀系数相差较大，合金表面直接制备的氧化物陶瓷高温涂层在温度循环条件下容易破裂,如当涂层较厚时,在制备过程就会发生这种情形,因此, SiO2或Al2O3作为防护涂层使用时,往往用于短时间需要防护的场合。

事实上,复合氧化物陶瓷高温涂层应用更普遍。例如,ZrO2+8%Y2O3(质量分数),即Y20,部分稳定的ZrO2涂层,是热障涂层的重要组成部分;3Al2O3.2S:O2,即莫来石(Mllile)涂层等。除氧化物陶瓷外,非氧化物陶瓷涂层也得到开发,如SiC及Si;N,涂层等。

这类涂层的制备方法有 EB- PVD、反应溅射、射频溅射、等离子喷涂、化学气相沉积、溶胶一凝胶法 ( Sol - Gel法)、自蔓延( Self-Propagation High-Tempera-ture Synthesis, SHS) 、 微弧氧化法等。

EB- PVD是近些年才发展起来的技术。制备涂层的过程包括三个步骤: 

(1)用电子束来蒸发、汽化涂层材料;

(2)通过稀薄气氛把蒸气从靶输运到基体上;

(3)涂层材料蒸气在基体.上冷凝形成涂层。

制备包覆涂层时,应用最广的是PVD,这里特别加以说明其技术特点。与其他制膜方法相比,PVD可制备各种金属、合金、氧化物、氮化物、碳化物等涂层,也能制备金属、化合物的多层或复合层;陶瓷高温涂层附着力强;工艺温度低，工件一般无受热变形或材料变质的问题;涂层纯度高,组织致密;工艺过程主要由电参数控制,易于调节和控制;对环境无污染。其缺点是设备较复杂,一次投资较大，涂层生产成本高。