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      熱噴涂技術?制備

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      在表面工程領域,利用熱噴涂技術制備的Al2O3、ZrO2基涂層應用廣泛,但由于陶瓷材料本身的特性和制備工藝的特點,利用熱噴涂技術制備的陶瓷涂層潤滑性能不突出,從而制約了其在高端裝備中的應用。??

      中國科學院蘭州化學物理研究所研究員周惠娣課題組長期致力于熱噴涂陶瓷基涂層工藝和性能的研究。最近,該課題組利用涂層本身具有的內部微觀孔隙或裂紋,通過水熱反應法,在這些孔隙和裂紋內部原位生長出具有潤滑特性的納米片狀MoS2。該方法實現了潤滑劑在摩擦表面的有效引入,并對陶瓷涂層摩擦表面原有的缺陷進行了修復,最終實現了熱噴涂陶瓷涂層與金屬對偶之間的有效潤滑,顯著降低了陶瓷涂層對金屬對偶的磨損。??

      在此研究基礎上,為了獲得具有超長壽命、低摩擦系數和磨損性能的陶瓷基復合涂層材料,受骨松質結構和關節軟骨營養機制的啟發,研究人員利用熱噴涂工藝制備出了一種具有優異摩擦學性能的仿生智能涂層。該涂層在較大范圍內的摩擦速率和載荷變化下,可保持低的摩擦系數,其在高載荷下(1.4GPa)的摩擦系數為<0.065,并且具有優異的摩擦壽命(>1×106轉)。在超長時間的摩擦測試過程中,該涂層不僅自身展現出近零磨損的特性,而且對對偶材料的損傷極其輕微,這種優異的摩擦學性能得益于該陶瓷復合涂層以摩擦熱和壓力為驅動力和修復力,在摩擦表面形成了可不斷修復的類“軟骨層”。??

      020年全球熱噴涂涂層市場規模約104億美元,未來幾年預計呈現較穩定的增長態勢。由于熱噴涂涂層具有許多性能優點,促進其應用領域不斷拓寬,從而推動了熱噴涂涂層市場的發展。??

      研究指出,鋁、鋅、聚丙烯、環氧樹脂等材料是熱噴涂涂層主要的原料,熱噴涂涂層具有良好的耐磨性、防腐性、低毒性、耐溫性、電學性等性能。??

      隨著頁巖氣和致密油產量的持續攀升以及環保、職業健康等法規的日趨嚴格實施,熱噴涂涂層的應用需求在持續增加。在汽車制造業,許多零部件需要熱噴涂技術,以此提高汽車的可靠性、品質、耐久性等性能。??

      研究指出,陶瓷是熱噴涂涂層應用占比最高的基材,而且未來幾年仍保持這一趨勢。高性能陶瓷涂層應用于許多領域如醫療、航空、國防、光纖通訊、工業制品、能源、環保等。??

      金屬是熱噴涂涂層應用占比第二大基材,尤其在汽車業,熱噴涂對零部件的防護需求呈現增加的趨勢。另外,橋梁防腐也大量采用金屬熱噴涂涂層技術。??

      從應用角度來看,航空領域是熱噴涂最大的應用市場,盡管全球疫情對航空業產生了一定程度的不利影響,但未來幾年仍具有穩步發展的態勢。對于燃氣發動機,熱噴涂涂層能賦予其良好的耐磨性和防腐性,延長發動機部件使用壽命,同時,提高燃油效率、降低損耗。燃氣發動機的應用領域也在不斷拓寬,包括機車、船舶、直升機、坦克、摩托車等,這對熱噴涂技術的應用具有積極的推動作用。??

      從噴涂技術來看,等離子噴涂應用最多,這是由于該技術對基材類別及形狀結構適用性廣,賦予基材良好的防腐性、耐熱性、抗氧化性、耐磨性等性能。該技術在印刷輥、燃氣機、柴油機、油氣工程機械等領域得到廣泛應用。其次是火焰噴涂技術,該技術在陶瓷涂層及金屬涂層方面具有較高的性價比,應用于橋梁、海上平臺等領域。??

      從區域來看,北美是熱噴涂涂層最大的市場,這得益于該地區的航空業和汽車制造業的助推作用。例如,墨西哥航空市場的發展、汽車業及油氣開采的增加給該地區帶來了積極因素,有助于熱噴涂技術的應用。亞太地區未來幾年在熱噴涂技術應用方面具有最快的發展速度,主要得益于中國、印度等國家和地區的航空業、汽車業、油氣業的強勁發展。歐洲地區,醫藥行業的研發投入持續加大,俄羅斯原油及天然氣行業的巨大潛在市場和采油技術的提升等因素使該地區熱噴涂市場發展較平穩。??

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