热喷涂生物陶瓷涂层的研究进展
第28卷 第1期 无 机 材 料 学 报 Vol. 28 No. 1 2013年1月 Journal of Inorganic Materials Jan., 2013
收稿日期: 2012-05-18; 收到修改稿日期: 2012-07-03 基金项目: 国家自然科学基金(81071455, 51172264) National Natural Science Foundation of China (81071455, 51172264) 作者简介: 郑学斌(1971–), 男, 博士, 研究员. E-mail: xbzheng@mail.sic.ac.cn 文章编号: 1000-324X(2013)01-0012-09 DOI: 10.3724/SP.J.1077.2013.12329
热喷涂生物陶瓷涂层的研究进展
郑学斌, 谢有桃
(中国科学院 上海硅酸盐研究所, 特种无机涂层重点实验室, 上海200050)
摘 要: 采用热喷涂技术在金属(合金)基材表面制备的生物陶瓷涂层, 兼具金属材料较高力学强度和陶瓷材料优良
生物学性能, 作为骨植入材料的研究和应用备受关注。本文介绍骨植入涂层材料的研究概况, 重点阐述热喷涂羟基
磷灰石(HA)涂层的研究现状, 并概述新型生物活性硅酸钙陶瓷涂层的研究进展。
关 键 词: 热喷涂; 等离子体喷涂; 羟基磷灰石涂层; 硅酸钙涂层; 综述
中图分类号: TB43 文献标识码: A
Progress on Biomedical Ceramic Coatings Prepared by Thermal Spraying
ZHENG Xue-Bin, XIE You-Tao
(Key Laboratory of Inorganic Coating Materials, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200050, China)
Abstract: Biomedical ceramic coatings on metallic substrates deposited via thermal spraying have attracted exten-
sive attentions in the field of orthopedic implants due to their excellent mechanical strengths and biological proper-
ties. The studies on biomedical coatings for orthopedic implants are overviewed, and improvements of thermal
sprayed hydroxyapatite coatings are summarized. Newly developed bioactive calcium silicate coatings are reviewed
as well.
Key words: thermal spray; plasma spray; HA coating; calcium silicate coating; review
生物医用材料研究与人的健康密切相关, 可促
进经济发展和社会进步。骨植入材料是生物医用材
料的重要组成部分, 大约占生物材料产品市场的五
分之一。随着社会老龄化进程的加速, 以及交通、
自然灾害等导致的骨伤事故增多, 对骨植入材料的
需求日益增加。
钛及其合金、钴铬钼合金和不锈钢是临床上常
用的金属骨植入材料。第二次世界大战前后, 人们
即采用金属材料进行关节置换[1]。1963年英国
Charnley医生采用金属和高分子材料相结合的方式
开展全髋关节置换术。临床使用的金属材料不具生
物活性, 与骨组织结合需要改善。对金属植入体进
行表面改性, 是改善其生物学性能的可行途径[2]。热
喷涂技术是常用的表面改性手段之一, 其制备的生物医用涂层主要有金属氧化物涂层(Al2O3、ZrO2、
TiO2等)、生物玻璃涂层、多孔钛(Ti)涂层、生物活
性羟基磷灰石(HA)涂层等。钛和羟基磷灰石涂层已
广泛应用于临床实践。近年来, 硅酸钙类生物陶瓷
涂层的研究亦受到人们的重视。
本文综述骨植入生物涂层材料的概况, 重点介
绍了临床实践中获得应用的热喷涂HA涂层和新近
发展的硅酸钙生物陶瓷涂层。
1 骨植入生物涂层材料概述
植入人体的生物材料, 与体内组织和体液直接
接触, 其表面特征决定其生物功效。植入体进入生
命系统, 蛋白质率先在其表面粘附; 细胞受蛋白质 第1期 郑学斌, 等: 热喷涂生物陶瓷涂层的研究进展 13
图1 生物材料植入生命系统后发生的系列反应示意图[3] Fig. 1 Schematic illustration of the sequential reactions that taken place after the implantation of a biomaterial into a living system[3] 调控而增殖、整合形成组织(图1)[3]。骨植入材料的
表面特性对于其与骨组织间的固定至关重要。研究
表明, 植入体材料表面的微观结构和化学组成, 和
其与骨组织细胞以及细胞外基质的联结相关[4]。对
钛合金等金属骨植入体进行表面改性, 优化其表面
结构和组成, 可改善材料表面的物理和化学性能以
及生物功能。
对骨植入体进行表面粗化, 可以增强其与骨组
织间的物理固定。简单的方法是表面喷砂处理[5]。
经喷砂处理后的钛植入体与骨组织的结合强度要明
显高于纯机械加工的植入体[6]。为了改进生物固定
效果, 植入体表面需要构建多孔结构[7]。利用球状钛
颗粒或钛丝涂布在金属基体表面, 经真空烧结可获
得三维连通的多孔结构。烧结生成的微孔直径为
100~300 μm, 空隙率可达40%~55%。制备多孔钛涂
层的常用方法还有热喷涂, 特别是等离子体喷涂。
钛或其合金粉末经高温等离子体熔融后喷涂到金属
基体表面, 即形成钛涂层。采用真空等离子体喷涂
(VPS)方法制备的钛涂层已获临床应用[8]。但钛涂层
不具生物活性, 在体内难以与骨组织直接产生化学
键合, 早期固定效果较差。对钛涂层进行活化改性, 可赋予其生物活性。碱溶液浸泡处理的钛涂层具有
生物活性[9], 与其表面生成的Ti–OH基团相关[10]。
植入狗皮质骨1个月后, 改性钛涂层与骨接触率达
60.5%, 明显比原始钛涂层高, 但3个月后两者比较
接近, 均约为65%[11]。
可用于骨植入体表面改性的生物材料种类较多,
主要有生物玻璃[12]、氧化锆[13]、氧化钛[14]、磷酸钙[15]
等。由于与骨的无机成分接近, 磷酸钙类材料用于
骨植入体表面改性的研究报道较多。采用磷酸钙喷
砂处理, 不仅增加钛植入体粗糙度, 亦在其表面添
加钙和磷元素, 促进了新生鼠颅骨成骨细胞前体细
胞系MC3T3-E1在其表面的生长繁殖[16]。以磁控溅
射法在Ti-6Al-4V基材表面沉积磷酸三钙(TCP)薄膜,
并进行退火处理, 进而研究其在PBS (Phosphate
buffered saline)缓冲溶液中的降解行为, 发现退火
处理可显著改善薄膜的稳定性。采用溶胶–凝胶
(Sol-Gel)法在可降解Mg4Y合金表面制备磷酸钙涂
层, 可改善其成骨细胞的相容性[17]。
羟基磷灰石(hydroxgapatite, HA, 化学式
Ca10(PO4)6(OH)2))具有与人体骨和牙齿主要矿物质
成分类似的化学组成和晶体结构, 显示优良的生物
相容性和生物活性, 是研究较多的磷酸钙类陶瓷材
料[18]。采用涂层技术在医用金属基材上制备的HA
涂层材料, 可兼具金属优良的力学性能和羟基磷灰
石良好的生物活性。采用放电等离子体烧结法于钛
基材沉积HA涂层[19], 模拟体液(simulated body
fluid, SBF)试验证实其具有良好的生物活性。电化学
方法在Ti-6Al-4V基材表面制备的HA涂层, 植入美
国狼狗肱骨近端松质骨, 4 w后发现植入体表面有
骨长入, 与骨组织间的结合明显改善[20]。
2 热喷涂羟基磷灰石(HA)涂层研究
热喷涂是指利用某种热源(如电弧、高温等离子
体、燃料火焰等)将粉末或丝状材料加热到熔融或半
熔融状态, 以一定速度喷射到经预处理的基体表面,
沉积并形成涂层的一种技术。热喷涂技术包括火焰
喷涂、电弧喷涂、等离子体喷涂、超音速火焰喷涂
(HVOF)、爆炸喷涂, 以及近年发展的液相热喷涂
等。1986年, 荷兰人Groot等[21]和美国人Kay[22]分
别利用等离子喷涂技术成功制备了HA涂层。我国
也于1988年制备了含HA涂层的牙种植体[23], 并试
用于临床。采用热喷涂技术制备的HA涂层–医用金
属复合植入体克服了块体HA的脆性, 发挥了金属
材料强度高、韧性好的特点, 提高了植入体的承载14 无 机 材 料 学 报 第28卷
和抗冲击能力; 同时, 又利用了HA良好的生物活
性, 使其能与骨组织更好地结合。等离子体喷涂HA
涂层是目前临床应用较多的骨替换材料, 特别是作
为人工关节和牙种植体等受力部件。
2.1 HA涂层的组成与性能
热喷涂HA涂层的组成与粉末原料通常有较大
差异。热喷涂(尤其是等离子体喷涂)过程中, HA粉
末经高温焰流作用发生相变, 转变为非晶态或发生
分解[24-25]。非晶态的形成是喷涂过程中的熔化颗粒
在基底上沉积时急冷所致[26]。图2显示了HA与非
晶相的界面[27]。HA粒子在等离子体射流中的表面
温度可达2294~2707 K[28], 远高于HA的分解起始
温度(1400℃); HA分解产生的氧化钙和亚稳相磷酸
四钙(TTCP)含量分别可高达14.6%和49.5%。TTCP
会继续分解为TCP和CaO。CaO的存在导致体液局
部pH值增大, 从而影响材料的生物相容性。
为控制HA的分解, 人们分别从组分设计[29]、
粉体筛选[24]、喷涂方式改进[30]、工艺参数优化[26]
以及后处理[31]等方面进行研究。HA涂层后处理是
提高结晶度的重要方式。真空退火处理可将HA涂层
的结晶度从44%提高到68%, 但处理温度超过600℃
会使涂层应变增大、裂纹增多、结合强度下降[32]。蒸
汽-火焰处理的HA涂层结晶度高达98.7%[33]。但过
高结晶度的HA涂层早期骨整合性能不佳[34]。
与常规大气等离子体喷涂(APS)相比较, 真空
等离子体喷涂(VPS)技术具有射流速度快、温度较
低、喷涂室气氛可控等特点, 可制备合适结晶度
(60%~80%)的HA涂层。VPS方法制备的HA涂层,
植入羊松质骨4 w后与骨组织接触率达68%, 明显
优于对照Ti涂层组(46%)[8]。目前, 采用VPS技术
制备的HA涂层已被广泛应用于临床实践。
图2 非晶相/HA界面的TEM晶格像照片[27] Fig. 2 TEM lattice image showing amorphous/HA phases Lattice spacing is about 0.27 nm[27] 人体骨组织中含有少量Na、Mg元素及痕量成
陶瓷涂料综述
1 / 6 国内陶瓷涂料研究进展综述
摘要：
随着涂料工业的发展，一些有机涂料已经不能满足人们的绿色环保、多功能化和优良性能的理念，而陶瓷涂料的发展开启了向高新涂料领域的进展和研究，进一步满足了人们对于提升涂料性能的愿景。本文主要基于目前现有的国内多种有关陶瓷涂料的研究成果，简明地阐述了各种陶瓷涂料的优良性能，以及其最新的研究发展，同时对这些陶瓷涂料的制备方法和机理进行了归纳，总结，并且进一步提出了一些有关陶瓷涂料的设想和改进。
关键词：
耐高温；陶瓷；瓷膜；涂料；涂膜；环保；
0 前言：
陶瓷涂料属于功能涂料领域[1]，是一种新型的水性无机涂料。它是以纳米无机化合物为主要成分，并且以水为分散质，涂装后通常经过低温加热方式固化，形成性能和陶瓷相似的涂膜。其原料蕴藏丰富，便于开采且价格低廉，进而使其成本也相对传统涂料较低。其中一些采用了硅烷偶联剂，氢氧化铝胶体制备的陶瓷涂料，具有耐高温、高硬度、不燃无烟、超耐候、环保无毒、色彩丰富、涂装简便等诸多优势。经过各种新型的改良和增进后，其各种优越的性能和廉价的成本也讲逐渐取代传统涂料。
而传统的有机涂料等，对环境的影响颇为巨大，不仅成品经常排放温室气体导致气候变暖，而且还释放有毒物质于空气中，导致人或动植物的疾病和死亡，其在生产的过程之中也耗能大，不满足我国低碳的理念，并产生各种工业污水或有毒气体。
本文试图对各种陶瓷涂料相关的文献资料进行归纳，分类并总结，从各种试剂的配比及制备方案中分析出陶瓷涂料的一些发展和改进，并进行一些相关的理论设想。
1 陶瓷涂料概述
1.1 成膜机理
一般由多种纳米级氧化物，通过改进的溶胶-凝胶[2]等反应，并且在低温下，以水为分散介质，水解固化行成类似陶瓷和玻璃的漆膜。
1.2 原料来源
陶瓷涂料的原材料来自于极普通的、储量极为丰富的天然矿石和金属氧化物（如：石灰石、粘石英砂），而且生产工艺也不复杂，能耗相对较低。因而原材料资源十分丰富，这与完全依赖石油化学工业、并以石油为主要原料的有机涂料相比较，不仅具有很大的资源优势，而且更加符合低碳要求。
热喷涂陶瓷涂层技术
热喷涂陶瓷涂层技术
热喷涂陶瓷涂层技术，那可真是工业界的一个超酷“魔法”。你可以把它想象成是给各种材料穿上一件超级华丽又超实用的陶瓷魔法衣。
就好比是给那些原本“裸奔”的金属啊、塑料啥的材料，来了一场时尚大变身。原本普普通通的金属材料，就像个灰头土脸的小工，在经过热喷涂陶瓷涂层这一折腾后，瞬间就像个贵族一样，有着超高的气质和超棒的性能。
这个热喷涂陶瓷涂层技术就像是一个超级大厨。各种陶瓷材料就像是大厨手中的食材，通过热喷涂这个大“炉灶”，把陶瓷材料“烹饪”成一层一层精致的涂层，精准地涂抹在各种材料的“身体”上。
那些陶瓷粉末在热喷涂的过程中，就像是一群训练有素的小伞兵。在高温气流这个“运输机”的运送下，它们准确无误地降落在需要被保护的材料表面，然后紧紧地抱在一起，形成一层坚不可摧的陶瓷铠甲。
这陶瓷涂层就像是一个万能护盾。如果是在腐蚀环境中，就像把腐蚀物变成一群拿着小剑却怎么也刺不穿护盾的小喽啰。不管是酸啊、碱啊，还是其他腐蚀性的家伙，看到这陶瓷涂层就只能干瞪眼，像遇到了铜墙铁壁一般。
热喷涂陶瓷涂层技术在耐磨方面也是一绝。你可以把它想象成一个超级耐磨的溜冰场。那些摩擦力就像一群想在冰面上搞破坏的小怪兽，但是这陶瓷涂层溜冰场太滑了，摩擦力小怪兽们根本站不住脚，只能灰溜溜地走掉。
而且这个技术还很有艺术感呢。有时候在一些工艺品上使用，就像是给工艺品画上了最精致的陶瓷妆容，让它们瞬间从普通变得惊艳无比，就像灰姑娘穿上了水晶鞋一样。
要是把普通材料比作是一块平平无奇的面包，那热喷涂陶瓷涂层技术就是那厚厚的一层奶油和果酱，不仅让面包看起来更加诱人，还增加了面包的口感和营养（这里的口感和营养就是指材料的性能啦）。
在高温环境下，陶瓷涂层就像是一个超级耐热的消防员。高温的火焰就像大火龙一样张牙舞爪，可是陶瓷涂层消防员却毫不畏惧，稳稳地守护着材料不被高温所侵害。
热喷涂陶瓷涂层技术真的是一个超级有趣又超级厉害的技术，就像是一个拥有无限魔法的小精灵，不断地给各种材料带来新的生机和活力。
热喷涂WC—Co复合涂层的研究现状及展望
热喷涂WC—Co复合涂层的研究现状及展望
丁彰雄;万文晨;赵辉;刘霁
【期刊名称】《热喷涂技术》
【年(卷),期】2012(004)002
【摘 要】热喷涂WC—Co涂层由于具有硬度高及耐磨性能优良的特性作为耐磨涂层已得到了迅速的发展及广泛的应用。本文综述了国内外在利用热喷涂技术制备WC—Co复合涂层方面的研究进展；介绍了WC—Co热喷涂复合粉末的制备、各种热喷涂方法的工艺特点，比较了不同工艺方法制备的各种WC—Co涂层的组织结构及性能。综合研究表明：HVOF工艺更适合制备多峰及纳米结构WC—Co涂层；与传统WC—Co涂层比较，多峰和纳米结构WC—Co涂层在机械性能以及耐磨性能方面均有较大提高。
【总页数】6页(P1-5,15)
【作 者】丁彰雄;万文晨;赵辉;刘霁
【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063
【正文语种】中 文
【中图分类】TG174.4
【相关文献】 1.WC基热喷涂金属陶瓷涂层的激光改性研究 [J], 蒋振华;孙小平;谭兴海;尹志坚
2.热喷涂WC-10Co4Cr涂层的研究现状 [J], 李学伟;孟银;王鹏;程浩然
3.热喷涂WC-17Co涂层摩擦磨损及电化学腐蚀性能研究 [J], 程皓然;李学伟;周长海;孟银;王鹏;孙福久
4.纳米稀土改性热喷涂WC/12Co涂层的摩擦磨损性能研究 [J], 周红霞;彭飞;王振强;王铀
5.液压泵配油盘表面热喷涂Co包WC粉末涂层的性能研究 [J], 杨毅;曾庆生;吴柳飞
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热喷涂技术发展的主要方向
热喷涂技术经过近一个世纪的发展，从简单的工艺技术发展成为完整的工业体系，已成为先进制造技术的重要组成部分。在成长和发展过程中，由于专业和学科间的不断渗透、交叉、融合，技术日趋系统化、集成化，即发展成为集机械学、材料科学、热动力科学、高新技术和生物工程等专业为一体的新兴交叉学科，在制造业领域成为完整的工业体系。热喷涂技术的核心是优质、高效、低消耗的表面改性，达到赋予基体材料表面特殊功能的目的。技术的发展主要是新技术的发现、材料的创新、涂层质量控制软件体系、涂层制备基础理论研究和检测技术等诸方面。
1)近年来，随热喷涂技术的发展，新的工艺技术和新的应用领域不断地涌现。涂层质量很大程度上依赖于喷射熔滴的速度，提高热喷涂射流和喷涂粒子的速度已成为当前国际热喷涂技术发展的新趋势，相继出现了爆炸喷涂、高速活性燃气火焰喷涂(HVAF)、高速电弧喷涂、活性电弧喷涂、高速等离子喷涂、三阴极内送粉等离子喷涂、溶液等离子喷涂(SPS)、冷气动力喷涂(CGDS)等新技术。这些技术的共同特点是大幅度提高了喷涂粒子的飞行速度，降低了涂层孔隙率，提高了涂层结合强度。
高速等离子喷涂技术由于热源温度高、加热熔化效率高，可喷涂高熔点的陶瓷材料和超合金材料。与普通等离子喷涂比较，高速等离子喷涂的射流速度超过5马赫，喷涂粒子速度可达500m/s，使得涂层更加致密，硬度、韧性、结合强度更高。特别是制备高质量陶瓷涂层和金属陶瓷涂层，具有其他喷涂技术不可替代的优势。
三阴极内送粉等离子喷涂由三根平行的阴极将电弧一分为三，将喷涂粉末通过喷枪轴线与电弧同轴方向送入电弧，减少喷嘴局部过热的可能性，增加电弧稳定性和喷嘴使用寿命;延长粉末加热时间，提高了沉积速率和粉末材料利用率，沉积效率可高达90%，涂层质量均匀、致密、结合强度高。
溶液等离子喷涂是采用纳米先驱溶液或悬浮有纳米粒子的溶液为喷涂材料制备涂层的方法。有效地解决了纳米粉末材料输送的技术难题，扩展了涂层材料的应用领域，为纳米涂层制备、推动纳米涂层的实际应用提供了可能。
热喷涂制备氧化钛复合涂层研究现状
第30卷第2期江苏理工学院学报JOURNALOFJIANGSUUNIVERSITYOFTECHNOLOGYVol.30，No.2Apr.，20242024年4月
陶瓷涂层因其耐磨损、耐高温及耐腐蚀等优
点，在海洋舰船、航空航天、能源运输、汽车装备等
领域具有广泛的应用前景。然而，单一物相的陶
瓷涂层通常脆性较大、结构缺陷较多，在服役过程
中易破裂和剥落，其应用受到限制[1]。
目前，陶瓷涂层的性能改善手段主要有优化
制备工艺参数和多相添加。通过添加其他相，可
以在保持原物相优异性能的同时，使涂层拥有多
种不同的性能，减少孔隙与微裂纹等缺陷含量，拓
展其应用范围[2]。氧化钛复合涂层是指将氧化钛
颗粒与其他材料进行复合，由于氧化钛颗粒具有
较好的流动性及相容性，因此，作为第二相添加至
涂层中可以提高涂层的韧性、硬度、耐磨性和耐腐
蚀性能[3]。热喷涂技术是一种表面强化和修复技术，具
有工艺简单、成本低、灵活性高等优点，被广泛应
用于零件表面以提升其耐磨损、耐腐蚀、耐高温等
性能[4-5]。近年来，采用热喷涂技术制备氧化钛复
合涂层获得了广泛关注，一些学者针对涂层相添
加、粉体结构设计等方法，研究了不同复合涂层的
综合服役性能及二氧化钛对涂层性能的影响机理。
本文根据氧化钛复合涂层使用的材料种类，
将其分为氧化物复合涂层、碳及碳化物复合涂
层。基于此，分别从氧化钛复合涂层、氧化物复
合涂层、碳及碳化物复合涂层的制备三个方面，
系统综述了国内外在有关氧化钛陶瓷涂层耐磨、
耐腐蚀性能强化方面的研究情况，并对氧化钛复
合涂层的原理和性能优化方法进行了介绍与分热喷涂制备氧化钛复合涂层研究现状
吴海东1，燕玉林2，崔方方1，丛孟启1，高祥涵1，楚佳杰1，韩冰源1
（1.江苏理工学院汽车与交通工程学院，江苏常州213001；2.军事科学院战略评估咨询中心，北京100091）
摘要：氧化钛复合涂层具有优异的耐磨、耐腐蚀性能，常用于关键机械零部件的表面防护。根据国内外相关文献，总结了喷涂工艺和喷涂参数对涂层综合服役性能、力学性能的影响；阐述了氧化钛复合粉体制备方式与涂层质量的关系，分析了氧化钛（TiO2）与氧化物（Al2O3、Cr2O3、ZrO2）、碳（CNT、GN）及碳化物（SiC、WC）等复合后对涂层综合性能提升的影响。得出如下结论：TiO2颗粒在喷涂过程中可以抑制α-Al2O3向γ-Al2O3的转变，从而提升涂层耐磨耐腐蚀性能；TiO2可以细化涂层晶粒使涂层韧性提升，并减少因应力集中而引起的微裂纹；TiO2熔点较低，受热后熔融充分，可以起到封孔作用，从而提升涂层致密性、降低孔隙率。针对氧化钛复合涂层的性能特点，对涂层性能提升的发展方向进行了探讨。关键词：表面技术；等离子喷涂；陶瓷涂层；氧化钛；摩擦磨损中图分类号：TG174.453文献标识码：A文章编号：2095-7394（2024）02-0027-14
热喷涂陶瓷涂层的耐磨应用及涂层结构调控方法
热喷涂陶瓷涂层的耐磨应用及涂层结构调控方法
热喷涂陶瓷涂层由于其优异的耐磨性能，广泛应用于工业领域，如航空航天、能源、轨道交通、钢铁等行业。本文主要介绍热喷涂陶瓷涂层的应用和涂层结构调控方法。
热喷涂陶瓷涂层是指将陶瓷粉末在高温下熔化喷涂在基材表面，形成一层具有优异性能的涂层。其中，常用的陶瓷材料有氧化铝、氧化锆、碳化硅、碳化钨等。因其具有高硬度、高耐磨、高抗腐蚀性能，广泛用于以下领域：
1. 航空航天领域
在航空航天领域中，热喷涂陶瓷涂层被广泛用于发动机、涡轮叶片等部件上，以提高其耐高温、耐腐蚀、减少磨损等性能，从而提高发动机的可靠性和寿命。
2. 能源领域
3. 轨道交通领域
4. 钢铁领域
热喷涂陶瓷涂层被应用于钢铁生产设备，如转炉、鼓风机等设备的内衬、防爆防腐等方面，以提高设备的耐磨损性能和使用寿命。
二、涂层结构调控方法
涂层的结构对其性能起着至关重要的作用，因此，调控涂层结构是研究热喷涂陶瓷涂层性能的重要内容。
1. 控制涂层孔隙率
涂层孔隙率是影响涂层性能的重要因素，孔隙率过高会导致涂层的抗腐蚀性和耐磨性下降。因此，控制涂层孔隙率是涂层结构调控的重要手段之一。方法包括选择合适的喷粉，优化喷涂工艺参数，调控喷涂距离等。
2. 调控涂层晶粒尺寸和晶界分布
晶粒尺寸和晶界分布是影响涂层强度和抗磨损性的关键因素。通过优化喷涂工艺参数和涂层成分，可以调控涂层晶粒尺寸和晶界分布，从而提高涂层的强度和抗磨损性能。
3. 共沉淀相增强
共沉淀法是制备涂层的一种常见方法，通过在涂层中引入共沉淀相，可以有效提高涂层的强度和韧性。常见的共沉淀相包括碳化物、氮化物、氧化物等。 4. 增强涂层与基材的结合力
涂层与基材的结合力是影响涂层性能的重要因素，通过表面处理、粘结层等手段，可以增强涂层与基材的结合力，提高涂层的使用寿命和可靠性。
210875207_等离子喷涂热障陶瓷涂层冷却累计残余应力的有限元模拟与验证
第52卷 第2期 表面技术 2023年2月 SURFACE TECHNOLOGY ·385·
收稿日期：2021–12–20；修订日期：2022–04–22 Received：2021-12-20；Revised：2022-04-22 基金项目：国家自然科学基金项目（52104361） Fund：National Natural Science Foundation of China (52104361) 作者简介：李建坤（1997—），男，硕士研究生，主要研究方向为表面工程。 Biography：LI Jian-kun (1997-), Male, Postgraduate, Research focus: surface engineering. 通讯作者：罗军明（1968—），男，博士，教授，主要研究方向为金属基复合材料、粉末冶金材料、稀土材料、材料热处理及表面处理等。 Corresponding author：LUO Jun-ming (1968-), Male, Doctor, Professor, Research focus: metal matrix composites, powder metallurgy mate-rials, rare earth materials, material heat treatment and surface treatment. 引文格式：李建坤, 罗军明, 苏宇航, 等. 等离子喷涂热障陶瓷涂层冷却累计残余应力的有限元模拟与验证[J]. 表面技术, 2023, 52(2): 385-394. LI Jian-kun, LUO Jun-ming, SU Yu-hang, et al. Finite Element Simulation and Verification of Accumulated Cooling Residual Stress in Plasma- sprayed Thermal Barrier Ceramic Coatings[J]. Surface Technology, 2023, 52(2): 385-394. 等离子喷涂热障陶瓷涂层冷却累计残余应力的
热化学反应法金属基复合陶瓷涂层研究进展及其在锅炉腐蚀防护上的应用
2021·21科研开发140Modern Chemical Research当代化工研究
热化学反应法金属基复合陶瓷涂层研究进展及
其在锅炉腐蚀防护上的应用
＊吴雪儒1 徐应根1* 初希2
（1.中电国际新能源海南有限公司 海南 571924
2.中电华创电力技术研究有限公司 江苏 215123）
摘要：热化学反应法制备复合陶瓷涂层因其工艺简单、成本低廉特别适用于大面积应用，与锅炉管道的高温防护相契合，具有广阔的应用前景。本文综述了热化学反应法制备陶瓷涂层的工艺特点和研究现状，分析了热化学反应法中陶瓷骨料配比、粘结剂改性和分散剂等方面对热化学反应法复合陶瓷涂层的性能影响。最后展望了热化学反应法陶瓷涂层在锅炉高温腐蚀防护上的实际应用的问题和研究方向。关键词：热化学反应法；浆料法；粘结剂；陶瓷涂层；固相反应 中图分类号：TG174；TQ174 文献标识码：A
Research Progress of Metallic Ceramic Coatings Prepared by Thermochemical Reaction
Method and Its Application in Boiler Corrosion ProtectionWu Xueru1, Xu Yinggen1*, Chu Xi2
(1.China Power International New Energy Hainan Co., Ltd., Hainan, 571924
2.China Power Huachuang Electricity Technology Research Co., Ltd., Jiangsu, 215123)
Abstract：The composite ceramic coating by thermo-chemical reaction has a wide application prospect because of its simple technology and low cost,especially suitable for large area application,which is compatible with the high temperature protection of boiler pipes.This paper summarizes the technological characteristics and research status of ceramic coating by thermochemical reaction,and analyzes the influence of the proportion of ceramic aggregate,modification of agglomerant and dispersant on the performance of composite ceramic coating by thermochemical reaction.Finally,the practical application of thermochemical reaction ceramic coating in boiler high temperature corrosion protection is discussed.Key words：thermo-chemical reaction；slurry method；agglomerant；ceramic coating；solid phase reaction
高性能陶瓷涂层的制备技术与发展趋势
高性能陶瓷涂层的制备技术与发展趋势／董洪亮等183
高性能陶瓷涂层的制备技术与发展趋势
董洪亮，李国军，崔学军
(大连交通大学材料科学与工程学院，大连116028)
摘要简要论述了高性能陶瓷涂层的研究现状，介绍了高性能陶瓷涂层的主要制备方法，包括热喷涂、溶胶一凝
胶法、激光熔覆、自蔓延高温合成、电火花沉积法、化学气相沉积、物理气相沉积等。对高性能陶瓷涂层的发展趋势提
出了一些看法。
关键词陶瓷涂层制备发展趋势
PreparationandDevelopmentTrendofHighPerformanceCeramicCoatings
DONGHongliang，LIGuojun，CUIXuejun
(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，DalianJiaotongUniversity，Dalian116028)
AbstractTherecentstudystatusofhighperformanceceramiccoatingsisbrieflysummarized．Andthemeth—
odsofpreparinghighperformanceceramiccoatingsarealsointroduced，includingthermalspraying，sol—gelprocess，la—
sercladding，self-propagationhightemperaturesynthesis(SHS)，electrosparkdeposition，chemicalvapourdeposition
(CVD)，physicalvapourdeposition(PVD)andSOon．Theviewsofthedevelopmenttrendofhighperformanceceramic
coatingsaregiven．
Keywordsceramiccoating，preparation，developmenttrend
高温热障涂层陶瓷层材料研究进展
高温热障涂层陶瓷层材料研究进展
梁明德;于继平;张鑫;冀晓娟;沈婕;章德铭;任先京
【期刊名称】《热喷涂技术》
【年(卷),期】2013(005)002
【摘 要】热障涂层具有良好的隔热效果和抗高温氧化性能,应用于燃气轮机可以显著提高高温部件的使用温度和寿命.先进航空发动机的发展对热障涂层陶瓷面层材料的防护效果和使用寿命提出了更高的要求.本文综述了掺杂改性氧化锆、烧绿石结构稀土锆酸盐、六铝酸镧、石榴石结构化合物、钙钛矿几种不同新型高温热障涂层的陶瓷材料的研究进展,并在此基础上对热障涂层的发展方向进行了展望.
【总页数】9页(P1-9)
【作 者】梁明德;于继平;张鑫;冀晓娟;沈婕;章德铭;任先京
【作者单位】北京矿冶研究总院,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;中航工业西安航空发动机(集团)有限公司研制中心,西安710021;北京矿冶研究总院,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶研究总院,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶研究总院,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶研究总院,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206;北京矿冶研究总院,北京100160;北京市工业部件表面强化与修复工程技术研究中心,北京102206
【正文语种】中 文 【中图分类】TG174.4
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