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【中超股份】一文教你了解纳米氧化铝涂层的作用及工艺

【中超股份】一文教你了解纳米氧化铝涂层的作用及工艺

  • 分类:行业动态
  • 作者:ZC-New Material
  • 来源:
  • 发布时间:2021-05-01
  • 访问量:0

【概要描述】提高材料自身的抗磨损、腐蚀、高温能力是改善机械零部件失效的有效途径,而氧化铝陶瓷覆盖层恰恰可以利用自己的性能优势,在提高耐热、耐磨和耐腐蚀能力等方面起到增强作用,可有效地保护或强化零件表面,防止失效现象

【中超股份】一文教你了解纳米氧化铝涂层的作用及工艺

【概要描述】提高材料自身的抗磨损、腐蚀、高温能力是改善机械零部件失效的有效途径,而氧化铝陶瓷覆盖层恰恰可以利用自己的性能优势,在提高耐热、耐磨和耐腐蚀能力等方面起到增强作用,可有效地保护或强化零件表面,防止失效现象

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纳米氧化铝的涂层就像为了保护新手机会给它贴膜戴壳一样,在工业上,为了提高各种产品零部件的使用寿命,同样也会为它们穿上“保护衣”,以避免各种形式的磨损、腐蚀以及高温软化或热衰退等引起的零部件失效。

常用的涂层可分为有机树脂涂层、金属及合金涂层和陶瓷涂层,其中陶瓷涂层是在传统的陶瓷材料基础上发展起来的新型复合材料,它即保持了传统陶瓷材料的耐高温、抗磨损、耐腐蚀等优点,同时保持了基体材料的结构强度,由于陶瓷涂层的厚度通常都在一毫米之内,因此大大地减少了零件的消极重量,其抗热冲击性能优于整体陶瓷。

  

中超股份纳米氧化铝

 

氧化铝熔点2000度,耐磨,绝缘,耐腐蚀,耐热防氧化综合性能良好,涂层硬度HV700-900,使用温度达1300度,但由于膨胀系数较小,高温时热障冷缩涂层容易脱落,与金属基体结合的涂层一般使用温度不超过1000度。价格实惠,性价比高。

氧化物涂层,当其足够薄时,可以像液体一样产生形变,从而填充裂缝。这种薄涂层可用于防止小分子(燃料电池中的氢气、核电站中的放射性氘)泄露。即使在室温下也具有液体似的流动性纳米氧化铝涂层的“类液体”性质,它可以随着铝金属的拉伸而延伸,确保金属被其覆盖。铝金属及其氧化铝涂层拉伸至其原长的两倍也不会产生裂纹。氧化铝涂层在金属铝表面形成了非常均匀的保护层,只要它足够薄,就能像液体一样流动,从而始终覆盖在金属表面。金属表面即使有坚硬的保护层,氧气也能通过裂缝接触到金属表面,进而进入金属颗粒间的界面,从而导致进一步腐蚀。如此往复最终引发金属材料的结构损坏。但有3种元素在被氧化后可以通过形成的氧化膜阻止自身的进一步氧化:氧化铝、氧化铬和二氧化硅。

目前可用于陶瓷涂层的材料有氧化物、碳化物、氮化物、硼化物陶瓷等。氧化铝(Al2O3)是最常用的陶瓷涂层材料之一,有着相当不错的性能——如生物相容性、耐磨、热稳定性好、机械强度高、高透光率、抗腐蚀等,因此氧化铝涂层在包装防护、电器产品、生物医学植入物、机械涂料等行业中具有不错的应用性和前景。

  

 

氧化铝涂层工艺

目前制备氧化铝涂层的方法较多,采用的设备仪器和制备条件各不相同,以下是部分方法的简介:

⇒电子束蒸发法

电子束蒸发法是一种采用真空蒸发工艺镀膜的方法,在真空条件下,使用电子束将喷涂的材料进行高温蒸发处理,并向需要喷涂的基底输运,通过冷水环境调节,使加热的物质凝结形成涂层的方法。其优点是可在较高的沉积速率下快速制备出薄膜,但在电子束加热装置中,为了使其快速冷却凝结成涂层,会将被加热的物质放置于冷水中,而潮湿的环境会影响涂层的结合力,从而影响整体的质量。

⇒化学气相沉积法

化学气相沉积是一种利用将气态物质通过化学反应处理在基底表面生成一定形态的沉积物的工艺,主要流程分为三个阶段进行:首先生成气态挥发性物质;然后运输挥发性物质到基底表面;最后在基体上通过化学反应而生成固态沉积物。气态物质通过化学反应处理生成不同结构形貌的物质,一般的化学反应方法根据反应条件的不同分为:热分解反应、化学合成反应和化学传输反应等。

⇒磁控溅射法

磁控溅射法是指将靶材上的原子或分子通过蒸发或溅射出的磁控溅射工艺,然后溅射出的物质沉积到基底上形成涂层的方法。磁控溅射法由于磁控反应不同又分为射频反应磁控溅射法和直流(交流)反应磁控溅射法。

⇒阳极氧化法

阳极氧化制备技术属于软溶液制备技术的一种,这种方法可以制备出孔径可控,有序的氧化铝薄膜。应用此方法制备出的薄膜材料可以用作一维纳米材料的模板,并且应用于微过滤器的过滤膜。同时还可以用于制备不同性能的纳米级电器件,如光学、电学、磁学。

⇒溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是指金属醇盐或无机物作为前驱体溶解在乙醇等有机溶剂中,弱酸和弱碱为催化剂,加入适量的水使反应物发生水解缩合反应,生成溶胶,然后将溶胶陈化一段时间,溶胶胶束聚合、溶胶失去流动性,线性结构变成网络结构,形成凝胶。最后再通过加热处理干燥固化凝胶,最终得到目标材料。溶胶凝胶法合成的薄膜具有反应过程温度低、成本低廉、粒径可控、设备简单等优点,制备出的胶体通常涂覆在钢、铝合金等金属表面,得到的具有耐腐蚀性好的涂层,提高金属材料的耐腐蚀性,广泛应用在陶瓷和金属表面。

⇒低温水热处理法

水热反应指的是在具有一定温度和压力的反应条件下,反应物在密闭的水热反应釜中发生化学反应生成新产物的总称。相比其他热处理方法,水热反应所需要的热量较低并结合一定压力进行反应生成相应产物。目前,水热合成法广泛应用于材料制备领域,如用来制备功能陶瓷粉体、生长各种晶体结构、改性无机材料粉体等。

⇒无电沉积法

无电沉积是一种制备纳米金属涂层良好有效的方法,通过控制溶液配比组成成分和操作条件可以获得不同尺度的纳米晶体。其制备工艺对材料的尺寸大小都没有要求,操作环境简单,不仅可以在简单的金属物体表面,甚至在复杂形状的陶瓷表面,都可进行平整均匀的沉积,从而受到较高的重视。

总之,提高材料自身的抗磨损、腐蚀、高温能力是改善机械零部件失效的有效途径。而氧化铝陶瓷覆盖层恰恰可以利用自己的性能优势,在提高耐热、耐磨和耐腐蚀能力等方面起到增强作用,可有效地保护或强化零件表面,防止失效现象。

 

 

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