Una breve discusión sobre el rendimiento de los recubrimientos cerámicos de alto rendimiento
Los recubrimientos cerámicos de alto rendimiento son un término general para una clase de recubrimientos inorgánicos no metálicos que surgieron después de las resinas orgánicas, los metales y las aleaciones. Durante el último medio siglo, con el desarrollo de tecnologías de vanguardia como la ingeniería aeroespacial y la industria electrónica militar, los recubrimientos cerámicos de alto rendimiento también han experimentado un crecimiento sostenido y rápido. Los componentes recubiertos, fabricados mediante la combinación de este nuevo tipo de material de alta temperatura con una matriz metálica, no solo integran las propiedades de los materiales cerámicos monolíticos, con ventajas como la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la corrosión química, sino que también permiten que la alta tenacidad, plasticidad y conductividad eléctrica del recubrimiento cerámico y del metal base se complementen, manteniendo así la resistencia estructural del sustrato original.
Método de moldeo
① Métodos de deposición en fase sólida: como la síntesis autopropagante de alta temperatura.
2 Métodos de deposición en fase gaseosa: como la deposición física de vapor (PVD) y la deposición química de vapor (CVD).
③ Métodos químicos húmedos: como el método sol-gel, el enchapado sin corriente eléctrica y el enchapado compuesto químico.
④ Métodos de pulverización térmica: como la pulverización de plasma y la pulverización por llama. Este método representa más del 50 % del mercado de recubrimientos cerámicos.
Ventajas y desventajas
Ventaja:
① Puede combinar de manera flexible la resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y otras características de los materiales cerámicos con la alta resistencia y tenacidad, procesabilidad, conductividad eléctrica y térmica de los materiales metálicos, complementando las ventajas de cada uno para maximizar las ventajas integrales y satisfacer las necesidades de los productos mecánicos en términos de desempeño estructural y ambiental.
② Existe una amplia variedad de materiales disponibles para la preparación de recubrimientos cerámicos, y materiales como cerámica-cerámica, cerámica-metal y cerámica-plástico pueden combinarse según sea necesario. Además, es fácil de integrar con los equipos y condiciones originales de procesamiento de metales para lograr la transformación tecnológica de las empresas.
③ Los recubrimientos cerámicos son fáciles de formar, con velocidades de deposición rápidas y espesor controlable. Se pueden utilizar diferentes procesos de sinterización para pulverizar sobre superficies de piezas de paredes delgadas, huecas y con formas especiales, así como para reforzar los productos mediante pulverización local.
④ Los recubrimientos cerámicos se pueden preparar sobre diferentes sustratos con un buen rendimiento de procesamiento. Por ejemplo, diversos materiales inorgánicos como metales, cemento, materiales refractarios, yeso; plásticos y materiales orgánicos; madera, cartón, etc., cuyas propiedades se pueden mejorar mediante la pulverización de recubrimientos cerámicos. Si el recubrimiento cerámico se daña, el sustrato metálico puede reutilizarse y los recubrimientos cerámicos pueden pulverizarse de nuevo (lo mismo se aplica a otros sustratos si no hay daños que afecten su uso posterior).
⑤ El consumo de material es bajo. El espesor de los recubrimientos cerámicos suele oscilar entre varias decenas de micras y varios milímetros. Además, los materiales cerámicos tienen baja densidad, por lo que el consumo de material es bajo, pero el valor añadido es alto.
⑥ No hay restricciones en cuanto al tamaño de las piezas ni en la obra. Los productos pulverizados pueden ser grandes o pequeños, y su forma es ilimitada; pueden fabricarse en una fábrica de pulverización térmica o in situ.
Desventajas:
① Poca capacidad de deformación plástica, sensible a la concentración de tensiones y grietas, y poca resistencia al choque térmico y a la fatiga.
② Existe una diferencia significativa en el coeficiente de expansión y la conductividad térmica entre los materiales de revestimiento cerámico y los materiales metálicos, y los diferentes estados de tensión generados durante el uso afectarán su vida útil.
③ El revestimiento y el sustrato se combinan mediante enclavamiento mecánico o fuerzas moleculares, y existe un problema de diferentes fuerzas de unión entre los dos lados.