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三氧化二铝硬质涂层的特点和在机械领域的应用

信息来源:paintkey.com  时间:2009-07-07  浏览次数:190

  三氧化二铝硬质涂层具有高熔点、高硬度、优异的热和化学惰性等特点。具体表现为:
  (1)热稳定性好,即在高温下使用时,仍能保持性能不变;
  (2)化学性质稳定,能耐有机溶剂、氯化物和强酸、强碱溶液,并且不易被微生物降解;
  (3)具有较大强度,能在很大压力梯度下操作,而不会被压缩和蠕变,因而其机械性能好;
  (4)与高分子膜相比,不会出现老化现象。只要不破损,就可长期使用;
  (5)容易控制孔径大小和孔径分布,从而有效地控制分离组分的透过率和选择性。
  这类薄膜既可作为一种耐磨及硬质涂层而广泛用于各种切削工具、机械零部件,也可作为装饰薄膜应用于各种装饰行业,除此之外,膜层很薄时,它也可用作保护膜。
  机械工件的加工处理技术对各行各业的发展起着至关重要的作用,所使用的各类工件普遍存在着使用寿命短而影响生产效率的问题,其中的原因大多为表面硬度和耐磨性不够高所致。三氧化二铝涂层的化学稳定性好、抗腐蚀和抗氧化性能优良、不易与接触的金属发生反应、摩擦系数低、具有干润滑、抗粘着作用、韧性好、热硬性高、能承受一定的弹性形变压力,非常适宜镀制在工件表面,这些非凡的特点使得超硬薄膜广泛应用于机械工件领域,改变其表面的化学组成、相结构、显微组织和应力状态,使其表面硬度和耐磨性显著增强,以提高其使用寿命。随着气相沉积技术的发展,采用物理气相沉积三氧化二铝涂层,极大地改善了涂层与基体的结合力,使它们一举在工程上应用成功,可以说带来了一场机械革命。
  生产的自动化和流水作业要求生产过程中的每个部分都必须以稳定的状态工作。因此,无论是从技术方面还是从经济方面考虑机器的零部件或工具的耐磨、耐蚀都显得十分重要。基于此,在过去的十年中人们尝试在机器部件上镀一层硬质薄膜以便提高零部件的使用寿命,并取得了一定的进展,三氧化二铝薄膜不但耐磨而且耐蚀,因此将其应用于上述零件材料表面性能改性中必定能带来较理想的效果。
  汽车发动机活塞的磨损比较严重,需要经常更换,既不方便又不经济,将活塞环槽上镀上一层陶瓷膜,侵之耐磨性得到提高,从而延长使用寿命,这种方法应用于重载柴油机活塞上将更有实际意义。航空技术的发展对航空发动机蜗轮性能的要求越来越高,在蜗轮叶片上镀上陶瓷膜是蜗轮叶片具有金属的高韧性高塑性和陶瓷的耐高温耐腐蚀等双重优点,使叶片使用寿命延长,长远来看它会降低叶片的修复成本。锆合金因其低的热中子吸附截面和优良的抗腐蚀性能及高温机械性能因此在核反应堆中的压水堆反应系统中常作为包壳材料,锆合会长期工作在高温(280~350℃)和高压(10~15MPa)的水中,因此很容易被氧化,此外水流振动冲刷包管材料及冷却荆中的Fe3O4和Fe2O3,等残余物在冷却水流动时与包管产生摩擦,这些情况都会引起锆合金包管的磨损和腐蚀。这些磨损和腐蚀会降低包管的使用寿命及污染放射性材料,因此提高包管材料的耐腐蚀和耐磨损性能是十分重要的。在包管材料上沉积耐腐蚀又耐磨损的硬质薄膜,可大大提高包管的表面性能,延长包管材料的使用寿命和减少放射性材料的污染。
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