Keramické povlaky
Nástrek alebo vypálenie keramickej vrstvy (Al₂O₃, ZrO₂) na povrch dielu.
- Účel
- Tepelná bariéra, odolnosť proti oteru a chemikáliám, izolácia.
- Typické použitie
- Výfukové a spaľovacie diely, čerpadlá, valce.
- Vhodné materiály
- Ocele, nerez, hliník, liatina.
- Kategória
- Nekovové povlaky
Ako proces funguje
Keramické povlaky tvoria veľmi širokú skupinu anorganických vrstiev. Pri technických kovových dieloch ide často o tepelne striekané oxidické keramiky – najmä Al₂O₃, ZrO₂, Cr₂O₃ a ich zmesi. Treba ich odlišovať od dekoratívnych ceramic coatings v auto detailingu; tu ide o skutočné technické keramické vrstvy.
Pri tepelnom striekaní sa keramický prášok zahreje do roztaveného alebo čiastočne roztaveného stavu a vysokorýchlostný prúd ho vrhnie na podklad, kde častice rýchlo stuhnú. Pri oxidických keramikách sa často používa atmosférické plazmové striekanie (APS) – elektrický oblúk vytvorí plazmu s veľmi vysokou teplotou; častice pri dopade splostnejú do lamiel (splats) a tisíce lamiel vytvoria povlak. Väzba je prevažne mechanická, preto je kľúčové hrubé otryskanie a často kovová bond-coat vrstva.
Kľúčové procesné parametre
- Typické materiály: Al₂O₃, Al₂O₃-TiO₂, ZrO₂ (YSZ), Cr₂O₃
- Hrúbka: bežne stovky µm; pri APS až približne 2 mm podľa materiálu a aplikácie
- Štruktúra: heterogénna, anizotropná a mikroporézna, môže obsahovať oxidy a mikrotrhliny (ISO 14923)
- Zirkónové tepelné bariéry (TBC) pracujú pri teplotách rádovo nad 1300 °C podľa systému
Typické aplikácie
- Tepelné bariéry na lopatkách turbín a spaľovacích komorách (YSZ/TBC)
- Tesnenia, pumpové puzdrá a diely namáhané oderom (Al₂O₃-TiO₂)
- Tlačiarenské a textilné diely
- Elektrické izolátory a vysokoteplotné komponenty
Výhody
- Extrémna tvrdosť a oteruvzdornosť
- Vysoká tepelná odolnosť a funkcia tepelnej bariéry
- Elektrická izolácia
- Odolnosť voči korózii a mnohým chemickým prostrediam
Obmedzenia a riziká
- Krehkosť – keramika neprenáša veľké plastické deformácie; pri zlom návrhu popraská alebo sa oddelí
- Prirodzená pórovitosť – pri antikoróznej ochrane môže vyžadovať utesnenie (sealing)
- Väzba je mechanická – výsledok stojí na kvalite prípravy povrchu
- Náročná technológia a cena
Kontrola kvality
- Skúška pevnosti priľnutia ťahom kolmo na povrch (ISO 14916)
- Meranie hrúbky, pórovitosti a mikrotvrdosti
- Metalografická analýza rezu a kontrola trhlín
- Skúšky teplotnej cyklickej odolnosti pri kritických aplikáciách
Súvisiace normy
- ISO 14916
- ISO 14923
- ISO 14924
- Technické materiály Oerlikon Metco