涂料中的新星—可承受800℃高温的纳米陶瓷涂料

2023-10-20 08:17:49 204



水性色浆


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纳米陶瓷涂料是什么


利用纳米技术开发的纳米陶瓷材料是指在陶瓷材料的显微结构中,晶粒、晶界以及它们之间的结合都处在纳米水平(1~100nm),使得材料的强度、韧性、超塑性和耐蚀性大幅度提高,并对材料的力学、电学、热学、磁学、光学等性能产生重要影响,为替代工程陶瓷的应用开拓了新领域。


传统的涂料就是人们通常所熟知的“油漆”,这类涂料都是有机涂料,大多数有机涂料在生产过程中都使用了一些对人体和环境有害的原材料,在生产过程中还会排放出有害的废水和气体,甚至在施工后的一段时间内还会释放出有害气体。大多数有机涂料都是易燃物质。


随着纳米技术的发展,将纳米技术和涂层技术相结合,能够发挥其综合优势,实现材料的力学、热学、电磁学等方面的优良性能,满足其结构性能(强度、韧性等)和环境性能(耐磨、耐腐蚀、耐高温等)的需求。


纳米陶瓷涂料具有特殊物理化学性能的涂层,使得涂层在功能保护上方面呈现常规材料不具备的特性。因此纳米陶瓷涂料在隔热保温、防腐防锈、绝缘保护、自洁防污、吸收节能、封闭耐高温等方面有广阔的应用前景。


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纳米陶瓷涂层性能


■ 断裂韧性:断裂韧性是反映材料抵抗裂纹失稳扩展的性能指标。

纳米陶瓷涂层中存在由纳米颗粒熔化、凝固得到的基体相和未完全熔化的纳米颗粒组成的两相结构,当裂纹扩展到未熔或半熔颗粒与基体相组织界面时,这些颗粒不仅可吸收裂纹扩展能,而且对裂纹扩展有阻止和偏转作用。常规陶瓷涂层中片层状组织间结合较差,裂纹沿层间容易扩展,因此纳米陶瓷涂层韧性优于常规陶瓷涂层。


■ 硬度:硬度是陶瓷涂层重要的性能指标之一。

纳米涂层硬度对喷涂工艺参数和涂层组织结构的非均质性的依赖性低,晶粒的细化使得纳米陶瓷涂层的硬度明显大于微米陶瓷涂层。


■ 耐磨性:纳米结构涂层硬度和韧性的改善是耐磨性提高的主要原因。

纳米陶瓷涂层在磨损过程中可能发生了微凸体的剪切或孔隙等处未完全熔化的颗粒脱离涂层表面,这些细小颗粒在涂层与摩擦件之间的润滑油膜中分散,起到“微轴承”作用,减小了涂层的摩擦系数,从而提高耐磨性能。


■ 结合强度:陶瓷涂层的结合强度包括涂层与基体的界面结合强度和涂层自身粘结强度。

未扩展的层间裂纹对涂层残余应力的释放作用和纳米结构喂料在喷涂过程中飞行速度比普通粉末高有利于提高结合强度。喷涂粉末纳米化后,可以改善粒子的熔化状态,使涂层孔隙明显减少,且部分孔隙位于变形粒子内部,有助于提高涂层的结合强度。



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纳米陶瓷的应用


■ 耐热器件

在纳米无机氧化物类陶瓷材料超高硬度和强度的性能基础上,纳米陶瓷涂层相对密度很高,其破坏温度可达到800~980℃,成膜后耐温性可高达800℃左右,因此在锅炉、电炉、飞机、导弹、宇航器等零部件上得以大量应用。


■ 保温、防腐蚀

在高温环境下具有优异的隔热保温效果,不脱落、不燃烧,耐水、防潮,无毒、对环境没有污染。测验证明,将几厘米厚的纳米陶瓷粉末涂料涂在热力管道外,就能有效防止热力向外扩散;在国内首次有效解决了热力输送管道及各种高温炉的防腐保温、高炉操作人员防热以及海上设备和强酸、强碱生产设备的防腐难题


■ 绝缘器件

由于纳米无机氧化物类陶瓷材料是一种高介电材料,所以具有良好的抗静电性能。应用于金属或金属镀层表面,此纳米薄层可防止表面氧化、绝缘、抗静电、防水、防尘、高硬度、耐磨且有不沾自洁效果


■ 防紫外线

纳米无机类陶瓷材料是一种紫外线吸收材料,具有很好的抗紫外线性。由于材质稳定不易质变,可以因需求添加其它功能需求的纳米材料以扩大功能。如抗电磁波、抗菌、防霉等等。关键词:建筑内外墙涂料、地坪涂料(溶剂型+水性+无溶剂)、防水涂料、腻子、工程机械涂料、船舶涂料、集装箱涂料、石油管道涂料、建筑钢结构涂料


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结  语


纳米技术作为一种新的科学技术,自从这个科学概念被提出来后,一直成为科学家研究的重要方向。在未来的时间里,它将影响我们生活的方方面面。无论是吃穿住行,还是医疗、交通、娱乐。纳米技术会带来新的技术革命,不断为人类创造福祉,提供更优质的服务和产品。


在信息化、智能化的今天,由纳米材料制造的产品已经面世。纳米材料具有很强的生命力,是能够改变人类生活的新技术。随着国家对高新技术的越加重视, 纳米技术有望成为推动人类向前进步的重要力量。


-END-

来源:中科纳米产业集团

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