优点
1. 良好的结合性能
金属基耐高温涂层通常与金属基体材料有着天然的亲和性,能实现较好的冶金结合或机械结合。例如采用热喷涂工艺制备的镍基涂层在钢铁等金属基体上,通过熔化的金属粒子撞击基体表面并迅速冷却凝固,能够紧密附着在基体上,不易出现因结合力不足而轻易剥落的情况,保障了涂层在高温环境下持续发挥作用。
2. 具备一定的耐高温与耐磨损能力
像钴基、镍基等高温合金制成的涂层自身可承受较高温度,其在高温工况下依然能保持一定的强度和硬度,具有较好的耐磨性能。比如在燃气轮机的叶片表面应用这类涂层,不仅可以耐受高温燃气的冲刷,还能减少叶片在高速旋转过程中与周围介质产生的摩擦磨损,有效延长叶片的使用寿命,保障设备在高温环境下稳定运行。
3. 可修复性相对较强
若金属基涂层在使用过程中出现局部损坏,例如因意外撞击产生小面积脱落等情况,可通过焊接、补涂等常规手段较为方便地进行修复。相较于一些陶瓷涂层等修复难度较大的涂层类型,金属基涂层的修复操作相对便捷,且修复成本也比较容易控制,能够及时恢复涂层的防护功能,减少对整体设备运行的影响。
4. 热传导性能有利于散热
金属材料一般具有良好的热传导性,在一些需要及时散热的高温应用场景中具有优势。比如在汽车发动机的部分高温部件表面涂覆金属基涂层,热量能够通过涂层较快地传导出去,避免热量过度积聚导致部件温度过高,有助于维持部件的正常工作温度,保障发动机整体性能稳定。
5. 可通过成分调整优化性能
可以根据具体的高温环境需求,灵活调整金属基涂层的成分,比如添加不同的合金元素来改变其耐高温、抗氧化、耐磨等性能。例如在镍基合金中添加适量的铬元素可增强其抗氧化能力,添加钼元素能提高其在高温下的强度,以此来满足多样化的高温应用场景要求。
缺点
1. 抗氧化能力相对有限
尽管金属基涂层本身能够耐受一定程度的高温,但在长时间处于高温、强氧化性的环境中时,金属原子容易与氧发生氧化反应,形成氧化层,随着时间推移,氧化层不断增厚、剥落,会导致涂层性能下降甚至失效。所以在极端高温且氧气含量丰富的环境下,单纯依靠金属基涂层往往难以提供长期稳定的防护,通常需要配合抗氧化剂、表面涂层改性等额外措施来增强其抗氧化性能。
2. 隔热性能较差
由于金属材料的热导率较高,金属基耐高温涂层相比于陶瓷等隔热性能良好的涂层,在阻隔热量传递方面表现欠佳。在一些需要对高温进行有效隔热,防止热量向周围环境或其他部件传递的应用场景中,如航天飞行器的热防护系统、高温工业窑炉的隔热内衬等,金属基涂层很难满足隔热需求,往往需要与其他隔热材料配合使用,才能达到理想的隔热效果。
3. 高温下易发生相变与组织变化
在高温环境中,金属基涂层内部的组织结构可能会随着温度的升高和时间的推移发生变化,比如出现晶粒长大、相转变等情况。这些变化会影响涂层的力学性能,使其强度、硬度等性能发生改变,进而降低涂层的防护效果,甚至可能导致涂层出现裂纹、剥落等失效现象,限制了其在一些对组织结构稳定性要求较高的高温、长时间使用场景中的应用。
4. 材料成本较高
金属基耐高温涂层所使用的高温合金材料,如镍基合金、钴基合金等,本身的原料成本相对较高,而且其制备工艺往往也较为复杂,例如热喷涂工艺需要专业的设备以及精准的工艺参数控制,这些因素都使得金属基耐高温涂层的整体成本偏高,在一定程度上限制了其在一些对成本较为敏感的大规模应用场景中的广泛应用。
室温固化聚硅氮烷,请查看
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