Keramické povlaky
Nástřik nebo vypálení keramické vrstvy (Al₂O₃, ZrO₂) na povrch dílu.
- Účel
- Tepelná bariéra, odolnost proti otěru a chemikáliím, izolace.
- Typické použití
- Výfukové a spalovací díly, čerpadla, válce.
- Vhodné materiály
- Oceli, nerez, hliník, litina.
- Kategorie
- Nekovové povlaky
Jak proces funguje
Keramické povlaky tvoří velmi širokou skupinu anorganických vrstev. U technických kovových dílů jde často o žárově stříkané oxidické keramiky – zejména Al₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃ a jejich směsi. Je třeba je odlišovat od dekorativních keramických povlaků v autodetailingu; zde jde o skutečné technické keramické vrstvy.
Při žárovém stříkání se keramický prášek zahřeje do roztaveného nebo částečně roztaveného stavu a vysokorychlostní proud jej vrhne na podklad, kde částice rychle ztuhnou. U oxidických keramik se často používá atmosférické plazmové stříkání (APS) – elektrický oblouk vytvoří plazma s velmi vysokou teplotou; částice se při dopadu zploští do lamel (splats) a tisíce lamel vytvoří povlak. Vazba je převážně mechanická, proto je klíčové hrubé otryskání a často kovová spojovací mezivrstva (bond coat).
Klíčové procesní parametry
- Typické materiály: Al₂O₃, Al₂O₃-TiO₂, ZrO₂ (YSZ), Cr₂O₃
- Tloušťka: běžně stovky µm; u APS až přibližně 2 mm podle materiálu a aplikace
- Struktura: heterogenní, anizotropní a mikroporézní, může obsahovat oxidy a mikrotrhliny (ISO 14923)
- Zirkoničité tepelné bariéry (TBC) pracují při teplotách řádově nad 1300 °C podle systému
Typické aplikace
- Tepelné bariéry na lopatkách turbín a spalovacích komorách (YSZ/TBC)
- Těsnění, pouzdra čerpadel a díly namáhané otěrem (Al₂O₃-TiO₂)
- Tiskařské a textilní díly
- Elektrické izolátory a vysokoteplotní komponenty
Výhody
- Extrémní tvrdost a otěruvzdornost
- Vysoká tepelná odolnost a funkce tepelné bariéry
- Elektrická izolace
- Odolnost vůči korozi a mnoha chemickým prostředím
Omezení a rizika
- Křehkost – keramika nesnáší velké plastické deformace; při nevhodném návrhu popraská nebo se oddělí
- Přirozená pórovitost – při protikorozní ochraně může vyžadovat utěsnění (sealing)
- Vazba je mechanická – výsledek závisí na kvalitě přípravy povrchu
- Náročná technologie a cena
Kontrola kvality
- Zkouška pevnosti přilnavosti tahem kolmo k povrchu (ISO 14916)
- Měření tloušťky, pórovitosti a mikrotvrdosti
- Metalografická analýza řezu a kontrola trhlin
- Zkoušky odolnosti vůči teplotnímu cyklování u kritických aplikací
Související normy
- ISO 14916
- ISO 14923
- ISO 14924
- Technické materiály Oerlikon Metco