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组成与体系编辑
根据纳米涂层的组成将其分为三类:完全为一种纳米材料体系、两种(或以上)纳米材料构成的复合体系,称0—0复合;添加纳米材料的复合体系,称为O—2复合。
完全的纳米材料涂层离商业化尚有相当一段距离,只有在军事上有所应用。但借助于传统的涂层技术,添加纳米材料,可使传统涂层的功能得到飞跃提高,技术上勿需增加太大的成本。这种纳米添加的复合体系涂层很快就可走向市场展示出强劲的应用势头。
利用现有的涂层技术,针对涂层的性能,添加纳米材料,都可以获得纳米复合体系涂层。纳米涂层的实施对象既可以是传统材料基体,也可以是粉末颗粒或是纤维,用于表面修饰、包覆、改性或增添新的特性。
八十年代末,Krupp.Widia开发的低温化学气相沉积(PCVD)技术达到了实用水平,其工艺处理温度已降至450~650℃,有效抑制了η相的产生,可用于螺纹刀具、铣刀、模具的TiN、TiCN、TiC等涂层,但迄今为止,PCVD工艺在刀具涂层领域的应用并不广泛。九十年代中期,中温化学气相沉积(MT-CVD)新技术的出现使CVD技术发生了革命性变革。MT-CVD技术是以含C/N的有机物乙腈(CH3CN)作为主要反应气体、与TiCL4、H2、N2在700~900℃下产生分解、化学反应生成TiCN的新工艺。采用MT-CVD技术可获得致密纤维状结晶形态的涂层,涂层厚度可达8~10μm。这种涂层结构具有较高的耐磨性、抗热震性及韧性,并可通过高温化学气相沉积(HT-CVD)工艺在刀片表面沉积Al2O3、TiN等抗高温氧化性能好、与被加工材料亲和力小、自润滑性能好的材料。MT-CVD涂层刀片适于在高速、高温、大负荷、干式切削条件下使用,其寿命可比普通涂层刀片提高一倍左右。目前,CVD(包括MT-CVD)技术主要用于硬质合金车削类刀具的表面涂层,涂层刀具适用于中型、重型切削的高速粗加工及半精加工。采用CVD技术还可实现α-Al2O3涂层,这是PVD技术目前难以实现的,因此在干式切削加工中,CVD涂层技术仍占有较为重要的地位。
硬质合金涂层
在切削加工中,刀具性能对切削加工的效率、精度、表面质量有着决定性的影响。硬质合金刀具性能的两个关键指标—硬度和强度之间总存着矛盾,硬度高的材料强度低,而提高强度往往是以硬度的降低为代价。为了解决硬质合金材料中存在的这种矛盾,更好地提高刀具的切削性能,比较有效的一种方法是采用各种涂层技术在硬质合金基体上涂覆上一层或多层高硬度、高耐磨损性能的材料。硬质合金刀具表面上的涂层作为一个化学屏障和热屏障,减少了硬质合金刀具的月牙洼磨损,可以**地提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。
温控涂层
航天器在太空的热环境十分恶劣,背阳面温度可达-100°C,向阳面可达+120°C左右。为**航天员的生命安全和仪器设备的正常运转,在航天器表面涂敷温控涂层可以平衡与空间的热交换,维持舱内的正常温度。已经获得应用的温控涂层有有机硅、硅酸钾氧化锆和氧化铝涂层。
火箭发动机涂层
液体火箭发动机一般采用再生冷却,不需要涂层保护,但有时为了增加温降,在燃烧室内壁喷涂氧化铝或氧化锆隔热涂层。姿态控制火箭发动机多使用铌、钼等难熔合金,必须有防氧化涂层的保护才能工作。“阿波罗”号飞船指挥舱和登月舱的姿态控制火箭采用涂有二硫化钼涂层的小型钼合金发动机。