Una breve discussione sulle prestazioni dei rivestimenti ceramici ad alte prestazioni
Rivestimenti ceramici ad alte prestazioni è un termine generico per una classe di rivestimenti inorganici non metallici emersi dopo resine organiche, metalli e leghe. Nell'ultimo mezzo secolo, con lo sviluppo di tecnologie all'avanguardia come l'ingegneria aerospaziale e l'industria elettronica militare, anche i rivestimenti ceramici ad alte prestazioni hanno registrato una crescita rapida e sostenuta. I componenti rivestiti realizzati combinando questo nuovo tipo di materiale ad alta temperatura con una matrice metallica non solo integrano le proprietà dei materiali ceramici monolitici, offrendo vantaggi come la resistenza alle alte temperature e alla corrosione chimica, ma consentono anche all'elevata tenacità, all'elevata plasticità e all'elevata conduttività elettrica del rivestimento ceramico e del materiale metallico di base di completarsi a vicenda, mantenendo così la resistenza strutturale del substrato originale.
Metodo di stampaggio
① Metodi di deposizione in fase solida: come la sintesi autopropagante ad alta temperatura.
② Metodi di deposizione in fase gassosa: come la deposizione fisica da vapore (PVD) e la deposizione chimica da vapore (CVD).
3 Metodi chimici umidi: come il metodo sol-gel, la placcatura chimica e la placcatura chimica composita.
④ Metodi di spruzzatura termica: come la spruzzatura al plasma e la spruzzatura a fiamma. Questo metodo rappresenta oltre il 50% della quota di mercato dei rivestimenti ceramici.
Vantaggi e svantaggi
Vantaggio:
① Può combinare in modo flessibile la resistenza alle alte temperature, la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione e altre caratteristiche dei materiali ceramici con l'elevata resistenza e tenacità, la lavorabilità, la conduttività elettrica e termica dei materiali metallici, completando i vantaggi reciproci per massimizzare i vantaggi complessivi e soddisfare le esigenze dei prodotti meccanici in termini di prestazioni strutturali e ambientali.
② Esiste un'ampia varietà di materiali disponibili per la preparazione di rivestimenti ceramici, e materiali come ceramica-ceramica, ceramica-metallo e ceramica-plastica possono essere combinati a seconda delle esigenze. È inoltre facile da integrare con le attrezzature e le condizioni di lavorazione dei metalli originali per realizzare la trasformazione tecnologica delle imprese.
3. I rivestimenti ceramici sono facili da realizzare, con velocità di deposizione elevate e spessore di rivestimento controllabile. Diversi processi di sinterizzazione possono essere utilizzati per spruzzare sulle superfici di componenti a pareti sottili, parti cave e parti di forma speciale, ed è anche possibile realizzare il rinforzo localizzato dei prodotti mediante spruzzatura.
④ I rivestimenti ceramici possono essere preparati su diversi substrati con buone prestazioni di lavorazione. Ad esempio, vari materiali inorganici come metalli, cemento, materiali refrattari, gesso; materie plastiche e materiali organici; legno, cartone, ecc., le cui proprietà possono essere migliorate spruzzando rivestimenti ceramici. Se il rivestimento ceramico è danneggiato, il substrato metallico può comunque essere riutilizzato e i rivestimenti ceramici possono essere nuovamente spruzzati (lo stesso vale per altri substrati se non vi sono danni che ne compromettano l'uso secondario).
⑤ Il consumo di materiale è basso. Lo spessore dei rivestimenti ceramici è generalmente compreso tra diverse decine di micron e diversi millimetri. Inoltre, i materiali ceramici hanno una bassa densità, quindi il consumo di materiale è ridotto, ma il valore aggiunto è elevato.
⑥ Non ci sono restrizioni sulle dimensioni dei pezzi da lavorare o sui cantieri. I prodotti spruzzati possono essere grandi o piccoli e la forma non ha limiti; possono essere realizzati in uno stabilimento di spruzzatura termica o in loco.
Svantaggi:
① Scarsa capacità di deformazione plastica, sensibilità alla concentrazione di stress e alle crepe, scarsa resistenza agli shock termici e alla fatica.
② Esiste una differenza significativa nel coefficiente di dilatazione e nella conduttività termica tra i materiali di rivestimento ceramici e i materiali metallici, e i diversi stati di stress generati durante l'uso influiranno sulla loro durata.
③ Il rivestimento e il substrato sono uniti da incastri meccanici o forze molecolari e si verifica un problema di diversa forza di legame tra i due lati.