物理气相堆积
物理气相堆积(Physical Vapor Deposition,PVD) 是指在真空条件下利用加热或高能束轰击,将镀层资料气化成原子、分子或离子,并通过低压气体或等离子体效果在基体外表堆积成涂层的工艺,目前最常用的有磁控溅射和离子镀。
长处:PVD技能所制备的陶瓷涂层纯度高、致密性好,而且与基体结合牢固。
缺点:PVD设备价格昂贵,出产效率低,在面向工业出产时需要投入高额成本。因而,未来的PVD技能在制备高性能陶瓷涂层时向着高效率、低成本的方向开展。
化学气相堆积
化学气相堆积(Chemical Vapor Deposition,CVD)是一种借助于多元气体在加热零件外表发生化学反响,由此取得所需涂层的工艺。选用CVD技能制备涂层时,由于反响气体的活动可使涂层元素到达杂乱零件或腔体零件的任何部位,因而该工艺最大的特点是具有极高的外表涂覆率,而且目前没有一种工艺能将之替代。
长处:CVD技能在制备陶瓷涂层时能均匀涂覆在任何形状杂乱的零件外表,所取得的涂层纯度高、致密度高,而且与基体结合良好。
相比于PVD技能,CVD技能还具有更高的出产效率和更低的出产成本。
缺点:CVD技能反响温度较高,简单导致涂层与基体结合不牢或基体变形。
CVD技能常伴随着有毒有害气体发生,如果处理不当,会对健康和环境造成损害。
因而,未来的CVD 技能在制备高性能陶瓷涂层时的开展方向是低温、环保。
自蔓延高温合成
利用质料发生发热化学反响,产物堆积在制件基体上构成涂层的技能。
长处:
- 制造工序简略、设备简单上手;
- 反响时间敏捷、 出产周期短;
- 能源耗低;
- 杂质少、生成物纯度高。
缺点:该方法需要以高度提纯的金属粉末为原资料,并不适合大规模化出产,一起由于该反响速度过快,会导致实验过程人为无法操控,存在应力会集的危害。
高能喷涂
高能喷涂是利用高温、高速焰流将通过设计和特别处理的粉末粒子喷射到基体零件外表来取得所需涂层的技能,其主要方法有电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂等。
等离子喷涂
等离子喷涂(PS)是利用高温等离子体焰流将喷涂粉末加热到熔融或高塑性状态,然后被高速喷射到零件外表构成涂层的工艺。等离子喷涂所发生的温度可高达20000K,几乎能够喷涂一切的陶瓷涂层资料。
等离子喷涂的长处:
- 热源温度高,可制备各种陶瓷涂层资料;
- 喷涂过程中基体升温小,对基体零件性状影响小;
- 操作程序少,施工灵敏,既能够喷涂大型构件,也能够喷涂部分区域;
- 喷涂效率高,成本低,适合于工业出产。
激光熔覆
激光熔覆是以激光束为热源将涂覆在基体外表的涂层资料消融并快速凝结,取得所需涂层。
长处:相比于传统涂层技能,激光熔覆在制备陶瓷涂层时冷却速度非常快,归于非平衡结晶,这有利于取得高强度的细晶乃至纳米晶组织。
缺点:但激光熔覆由于强烈的热应力效果简单造成涂层开裂,而且激光参数对涂层质量的影响非常杂乱,因而熔覆层的质量很难操控。