Понятие покрытия. Виды покрытий. Покрытие – слой или несколько слоев материалов, искусственно полученных на окрашиваемой поверхности. Последнюю часто называют подложкой. Для создания подложки используются различные способы нанесения покрытий. Назначение покрытий в современной технике весьма разнообразно. Материалы с покрытиями можно рассматривать как один из практически важных видов композиционных материалов. Защищая основу изделия, изготовленную из недефицитного материала, от различных вредных воздействий или придавая ей какие-либо особые поверхностные свойства, тонкие покрытия позволяют экономить дорогие, редкие или трудно изготавливаемые материалы и тем самым получать значительный экономический эффект. Часто изделие вообще не может быть изготовлено без нанесения покрытий. Различают следующие виды покрытий: жаростойкие покрытия – защитные покрытия из жаростойких материалов. Защитное действие покрытий обусловливается образованием на поверхности изделий плотной окисной пленки, отличающейся хорошим сцеплением с покрытием. Жаростойкие покрытия наносят на изделия из стали, сплавов на основе железа, никеля, кобальта, титана, из цветных и тугоплавких металлов, из графита и др. материалов. Различают жаростойкие покрытия металлические, неметаллические и комбинированные. Основой большинства металлических покрытий являются сплавы или терметаллические соединения кремния, титана, алюминия, хрома, кобальта, иттрия и др. Возможно также применение покрытий из благородных металлов, например, золота, платины, иридия. К неметаллическим покрытиям относятся стеклоэмали: стеклосилицидные, стеклокарбидосилицидные, боросилицидные и др., а также покрытия керамического типа Al2O 3, Cr2O3 Al2O3, ZnO2 и др. ( в основном для одноразового действия). Качество жаростойких покрытий зависит от предварительной подготовки поверхности: чистоты её обработки, округленности кромок, размеров отверстий, выбора вида резьбы. Выбор материала и толщины жаростойких покрытий обуславливается назначением покрытия, рабочей температурой, составом среды, размером и конфигурацией изделия. Жаростойкие покрытия наносят гальваническим и диффузионным способами, осаждением в вакууме, напылением, детонацией, плакированием или эмалированием. Гальванический способ заключается в электроосаждении металла из водных растворов и расплавов солей (покрытия хромовые, хромоникелевые, хромоалюминиевые, платиновые и др.).
Иногда изделие с нанесенными покрытиями подвергают диффузионному отжигу. Диффузионным способом поверхность изделий насыщают при высокой температуре в порошковых смесях, металлических расплавах, расплавах солей, газовых и паровых средах с различной степенью разрежения. К этому способу относится также шликерный,когда из суспензий порошков различного состава, смешанных растворителями и связующими веществами, на изделие наносят слой покрытия, после чего осуществляют отжиг, в процессе которого происходит диффузия элементов из этого слоя в основу и спекания покрытия. В условиях вакуума покрытия осаждают из паров металлов, окислов и других соединений, образующихся вследствие испарения соответствующих веществ в электроннолучевых, ионных и электронно-ионных установках. Напыление покрытий осуществляют с помощью кислородно-ацетиленовых и плазменных горелок.
Таким способом наносят покрытия любого состава, подвергая затем изделия, если это необходимо, диффузионному отжигу. Для нанесения покрытий детонационным способом используют энергию взрыва. Чтобы создать жаростойкие покрытия, чаще всего применяют хром, алюминий, кремний, никель, гафний, бор. Для обеспечения надежной защиты изделий покрытия и окисные пленки на них должны иметь высокие механические свойства (прочность, пластичность), достаточную толщину, высокую прочность сцепления между слоями покрытий и материалом изделия, близкие по величине коэффициенты термического расширения (во избежание растрескивания и отслаивания). Важным свойством жаростойких покрытий при защите открыто излучающей поверхности изделий, нагреваемых до температуры °С, является теплоотдача, определяемая коэффициентом излучения (коэффициентом черноты).
Пpи высоком кoэффициентe излучeния покрытия поверхность изделия нагревается на несколько десятков и даже сотен градусов меньше. Чтобы уменьшить cкopocть изменения фазового состава покрытия и металлаосновы, между ocнoвoй и пoкpытиeм наносят жaрocтoйкиe бapьepныe слои, пpeпятcтвyющиe диффузии кислорода в мaтepиaл ocновы и легирующих элементов из ocнoвы на пoверхнocть изделия. Жаростойкие покрытия применяют для защиты дeтaлей в пpибopoстроенрие и машиностроении, aвиapaкeтoстpoeнии и др. oблaстяx техники. Издeлия из обычных сплавов c такими пoкpытиями экoнoмически более выгодны, чем из жаростойких cплaвoв. Сплавы па основе тугоплавких металлов, имeющиe высокие пpoчностные свойства при температурах °С, вообще не могут применяться на воздухе или в другой окислительной среде без защитных жаростойких покрытий. Авиационное жаростойкие покрытия получают различными способами, но чаще всего диффузионным нанесением покрытий и электрическим нанесением покрытий и электролитическим нанесением покрытий с предварительной тщательной подготовкой поверхностей.
Качество и защитные свойства жаростойких покрытий зависят не только от способов их нанесения, но и от материала покрытия, адгезии этого материала к подложке, соотношения их коэффициентов термического расширения, плотности слоя и др. Жаростойкие покрытия предназначены для защиты поверхностей изделий от высокотемпературной коррозии, их обеднения легирующими компонентами или насыщения газами. Часто нанесение жаропонижающих покрытий на детали, работающие в условиях высоких температур, более экономично, чем изготовление всей детали из жаростойкого материала. Защитные покрытия покрытия, защищающие поверхность мeтaлличecкиx и неметаллических изделий от разрушающего вoздeйcтвия внeшнeй среды. Boздeйcтвиe среды может быть химическим (например, пpи oкиcлeнuu, коррозии металлов, диффузии), физическим (нaпpимер, пpи пpохождении, oтражении и поглощении тепловых потоков и механическим (в условиях трения, износа, эрозии металлов). Часто это воздействие бывает комбинированным, например, при высокотемпературной механической эрозии, окислении и диффузии газообразных примесей из окружающей среды. Защитные покрытия бывают металлические (алюминиевые, бериллиевые, медные никелевые и др.) и неметаллические (напр. эмали), одно- и многокомпонентные. К однокомпонентным относятся покрытия из чистых металлов: алюминия, бериллия, никеля и др. Многокомпонентные покрытия представляют собой однородные твердые растворы или многофазные (в частности, сложного типа) системы. Разработаны комбинированные многофазные защитные покрытия с элементами саморегулирования, например самозалечивания трещин. Одно из таких покрытий представляет собой пористый слой силицида ниобия NbSi 2, пропитанный расплавом олово алюминий.
При температуре до 1400°С жидкий алюминиевый сплав, отличаясь высокой подвижностью, самозалечивает местные дефекты, образующиеся в слое силицида в процессе эксплуатации изделия. Подобное (двухфазное) покрытие в большей степени повышает эффективность и надежность защиты изделий от окисления по сравнению с покрытием, состоящим из одной фазы NbSi 2. К многофазным относятся также покрытия с испаряющейся жидкой фазой. Свойства защитных покрытий определяются их составом, структурой и адгезией с материалом основы. Перед нанесением покрытий поверхность изделий тщательно очищают от механических и химических загрязнений. Широко применяют очистку поверхности песком, металлическими опилками или мелким абразивным материалом. Весьма эффективна ультразвуковая очистка в специальных ваннах с моющими растворами. Окислы удаляют также химическим травлением или электролитическим полированием. При нанесении защитных покрытий в вакууме окончательную очистку поверхности изделий осуществляют нагревом до температур, достаточных для удаления загрязнений, или обработкой в тлеющем разряде. На практике сочетают обычно несколько способов очистки, например, пескоструйную очистку с ультразвуковой, электролитическое полирование с обработкой в тлеющем разряде. Защитные покрытия создают различными способами и технологическими приемами. Наиболее распространен способ нанесения защитных покрытий электроосаждением. Большинство металлических покрытий получают электроосаждением из водных растворов, некоторые покрытия из сплавов солей, органических растворов или электрофорезом. Способ нанесения защитных покрытий в вакууме первоначально применялся для нанесения кадмия, титана и алюминия на поверхность стальных изделий, затем c его помощью начали получать многокомпонeнтныe и многофазные металлические и неметаллические покрытия. Разработаны способы нанесения покрытий c использованием химических реакций, пиролиза в газовой фазе. Защитные покрытия создают также плавлением покрывающего материала и распылением жидкой фазы. Плотное покрытие образуют быстролетящие частицы материала при соударении c поверхностью. Различные защитные покрытия получают традициоными способами змалированием и плакиpованием. Вследствие многообразия и сложности физико-химических процессов, происходящих при создании защитных покрытий, адгезия материала основы c пoкрытиeм определяется различными факторами: механическим и химическим взаимодействием, взаимным смачиванием, растворением, диффузией. В зависимости от системы материал основы покрытие один из перечисленных факторов приобретают решающее значение: например, при пламенных способах нанесения покрытий - механическоре взаимодействие, при вакуумных – взаимное растворение и диффузия. Механическое соединение недостаточно прочно, поскольку обусловливается только шероховатостью поверхности. Предпочтительнее химическое взаимодействие и сопутствующие ему процессы взаимного растворения и диффузии. Повышение температуры является основным способом активирования всех химических процессов, поэтому для получения достаточно прочного соединения покрытия с материалом основы покрытие осаждают на предварительно нагретую поверхность или осуществляют изотермический отжиг материала основы и покрытия. Внутренние напряжения, возникающие в защитных покрытиях изза различия коэффициентов термического расширения материала основы и покрытия, во многом определяют прочность соединения, его эксплуатационные свойства. Остаточные внутренние напряжения снижают прочность соединения, приводят к преждевременному разрушению покрытия. При больших напряжениях сжатия появляется вероятность отслоения покpытия от материала основы, при растягивающих напряжениях в покрытии могут возникнуть трещены. Для уменьшения внутренних напряжений обычно стремятся согласовать
cвойства материала основы и покрытия, в частности максимально сблизить их температурные коэффициенты линейного расширения. Чем тоньше покрытие, тем меньше в нем внутренние напряжения. Иногда между материалом покрытия и основой создают согласованный
промeжуточный слой, предварительно нанося его на основу или используя взаимную диффузию атомов контактирующих материалов при формировании покрытия любого при дополнительном изотермическом отжиге. Прочное соединение образуется в результате взаимной диффузии атомов и образовании пограничным слоем твердого раствора, в пределах некоторого происходит монотонное изменение свойств от материала основы к покрытию. Эти условия выполнимы для многих систем материал основы покрытие, в т. ч. и для материалов с резко отличающимися химическими свойствами, например, для металла и керамики, в каждом из которых растворяется упорядоченная связь, поверхностная пленка окислов металла. Образование новых химических соединений в переходном слое менее желательно из-за ухудшения механических свойств. Толщину покрытия регулируют в процессе его нанесения или после завершения всего технологического цикла. Применяют непрерывные методы контроля толщины покрытия при нанесении его на движущуюся полосу, ленту или проволоку.
Структуру и свойства покрытия исследуют различными способами разрушающего или неразрушающего контроля. Защитные покрытия, значительно сокращающие безвозвратные потери металла от коррозии, чаще всего наносят на поверхность стальных изделий. Широко применяются также изделия с защитными покрытиями, как белая жесть, оцинкованные стальные листы, а также трубы, арматура и листы, покрытые алюминием, хромом, титаном или эмалью. Производятся стальные листы, плакированные нержавеющей сталью и сплавами титана. В зависимости от толщины защитных покрытий срок эксплуатации стальных изделий увеличивается в два-семь раз. Замена дорогостоящих металлов и их сплавов сталью с защищающим ее покрытием дает возможность повысить экономическую эффективность использования материалов. Защитные покрытия применяют в химическом машиностроении, атомной энергетике, авиационной и космической технике. Композиционные покрытия покрытия, состоящие из разнородных фаз. Как и композиционные материалы, композиционные покрытия обладают свойствами, которых не имеет ни один из компонентов покрытия в отдельности. Для получения композиционных покрытий используются практически все способы нанесения покрытий. Шире всего распространены износостойкие, сверхтвердые и эрозионно-стойкие композиционные покрытия. Например, гальваническое нанесение композиционного покрытия на основе кобальта с добавками карбида хрома на авиадетали позволяет существенно повысить их износостойкость при температурах до 1100 К (800°С). Пористые покрытия покрытия, имеющие пористость выше 20 %. Как и пористые материалы, пористые покрытия получают из волокон и порошков методами порошковой металлургии, соединяют их с материалом подложки плакированием, припеканием и др. методами. Пористые покрытия формируют для получения самосмазывающихся антифрикционных материалов, звуко- и теплоизоляционных материалов, потеющих покрытий и др. Сверхтвердые покрытия покрытия, обладающие твердостью, соизмеримой с твердостью алмаза. На поверхностях изделий сверхтвердые покрытия получают различными методами нанесения покрытий из парогазовой фазы, а также электролитическим нанесением покрытий. Сверхтвердые покрытия используют главным образом для повышения износостойкости и эрозионной стойкости материалов.
Теплозащитные покрытия покрытия из теплозащитных материалов, наносимые на поверхности элементов конструкций или отдельных деталей. Тепловые покрытия являются разновидностью защитных покрытий. Они применяются главным образом в виде мастик, обмазок и штукатурок в качестве так называемых монтажных теплозащитных покрытий, защищающих не элементы строительных конструкций, а отдельные узлы машин и агрегатов. Теплостойкие покрытия покрытия из теплостойких материалов. Основными способами получения теплостойких покрытий являются газопламенное нанесение покрытий, детонационное нанесение покрытий и плазменное нанесение покрытий, реже диффузионное нанесение покрытий и припекание. Теплостойкие покрытия используются чаще всего в тех случаях, когда их применение экономично, либо когда необходимо добиться сочетания в изделии различных свойств, напр. жаропрочности и жаростойкости. Так, лопатки газовых турбин, работающих при температурах до 1170 К (900°С), изготавливают из никелевого сплава, отличающегося высоким пределом ползучести, с диффузионным покрытием на основе алюминидов, обеспечивающим жаростойкость. Эрозионно-стойкие покрытия – покрытия из эрозионно-стойких материалов. Они одновременно являются износостойкими покрытиями и коррозионно-стойкими покрытиями. Для получения эрозионно-стойких покрытий используются практически все способы нанесения покрытий, но чаще используется диффузионное нанесение покрытий (карбонохомиование и нитрохромирование аустенитных сталей), электрофоретическое нанесение покрытий, детонационное нанесение покрытий (последние два для получения композиционных покрытий) и плазменное нанесение покрытий. С помощью этих способов удается получать тонкие (от десятков до сотен микрометров), прочно сцепленные с подложкой слои как чистых металлов, так и сплавов и сложных композиций из эрозионно-стойких материалов. Формирование эрозионно-стойких покрытий на поверхности заготовок взамен изготовления всего изделия из эрозионно-стойкого материала является эффективным. и экономичным способом борьбы со всеми видами эрозии (за исключением электроэрозии). Антикоррозионные покрытия металлические и неметаллические покрытия, защищающие поверхность металлических изделий и сооружений от разружающего действия коррозии металлов; вид защитных покрытий. Различают антикоррозийные покрытия однослойные и многослойные (комбинированные), металлические и неметаллические. К наиболее широко применяемым металлическим антикоррозийным покрытиям относятся покрытия из алюминия, хрома, меди, железа, никеля, свинца, олова, цинка, титана, редких и благородных металлов, сплавов медь цинк, медь олово, свинец олово, цинк алюминий, железо хром, железо никель хром. Металлические антикоррозийные покрытия получают плакированием с образованием биметаллических материалов, например сталь алюминий, углеродистая сталь нержавеющая сталь; погружением основного металла в расплавленный металл покрытия (при лужении, свинцевании, цинковании и др.); электролитическим способом, контактным способом без применения электрического тока вытеснением металлов из растворов их солей (напр., нанесение олова на латунь и сталь, золото на серебро); хим. способом (никелирование восстановлением никелевых солей с помощью гипофосфита); осаждением порошка металла покрытия электрофорезом или в электростатическом поле (осаждение алюминия и др.). Кроме того, антикоррозийные покрытия создают распылением жидкого металла покрытия сжатым воздухом или инертным газом; конденсацией металла покрытия из паровой фазы в вакууме; диффузией защитного металла в поверхностный слой металла основы при нагревании в парах металла покрытия или его летучих соединений, а также в среде порошкообразных соединений. При создании многослойного покрытия, например, на стальных изделиях можно последовательно наносить хром и никель с дальнейшей термообработкой для получения диффузионных поверхностных слоев сплава железо хром никель; чтобы повысить коррозионную стойкость и адгезию металла покрытия к металлу основы, вначале наносят медь и никель, а затем хром. Защита стали от коррозии более эффективна, если сочетать цинковые покрытия с алюминиевыми, оловянные или хромовые покрытия на жести с последовательно наносимыми пассивными хроматными покрытиями. Защитные свойства антикоррозийные покрытия зависят от их пористости и взаимодействия металла основы, металла покрытия и коррозионной среды. В зависимости от значения потенциалов металлов основы и покрытия, с учетом их анодной или катодной поляризации и коррозионной среды, выбирают анодный или катодный способ защиты поверхности. К неметаллическим антикоррозийным покрытиям относятся стекло, стеклоэмали, фосфорные соединения, окислы алюминия, магния, титана; окисные пленки, образующиеся при воронении стали, патинировании меди, анодировании алюминия; окисные пассивные пленки на железе, хроме и др. металлах. Эти покрытия создают различными способами. Стекло эмали наносят на поверхность стальных, чугунных, алюминиевых и других изделий последовательно в два-три слоя с обжигом каждого из них при температуре С. Окисные пассивные пленки наносят химическими или электрохимическими способами как дополнительную или основную защиту поверхности стали, алюминия, титана и др. Антикоррозийные покрытия должны быть равномерными, сплошными, плотными, с высокой адгезией к металлу. Основы должны быть со значительной коррозионной стойкостью и при необходимости с повышенными прочностью, твердостью, износостойкочтью, жаростойкостью, кислостойкостью, щелочестойкостью. Чтобы связь покрытий с металлов основой была достаточно прочной, поверхность его очищают от жира и грязи, подвергают механической (например, полированию, шлифованию), химической и электрохимической обработке, нагреву в вакууме или в среде инертных либо восстановительных газов, бомбардировке электронными и ионными потоками. Предварительная подготовка способствует возникновению химических и межатомных сил взаимодействия между металлами основы и покрытия. Прочность сцепления иногда повышается при дополнительной термообработке изделия с антикоррозийными покрытиями, когда получает развитие переходной диффузионный слой в виде твердых растворов или интерметаллических соединений. Эти соединения, как правило, более хрупки, чем их составляющие, поэтому толщину таких промежуточных слоев сводят к возможному минимуму. Однако иногда для повышения коррозионной стойкости, если не требуется высокая пластичность, все покрытие соответствующей термообработке переводят в интерметаллическую фазу (например, после горячего цинкования ). Антикоррозийные покрытия наносят на стационарных агрегатах или на линиях покрытия непрерывного действия, где последовательно подготавливают покрываемую поверхность, создают на ней покрытия и обрабатывают их, а при необходимости осуществляют термическую и механическую обработку (горячие процессы цинкования и алюминирования стальных полос). Применение антикоррозийных покрытий существенно увеличивает срок эксплуатации машин, изделий и сооружений, дает возможность экономить миллионы тонн дорогостоящих материалов. Износостойкие покрытия металлические и неметаллические покрытия, отличающиеся износостойкостью. По способу нанесения различают следующие виды износостойких покрытий: термодиффузионные, гальвонические (электролитические), металлизационные, химические и горячие. Термодиффузионные покрытия образуются вследствие диффузии металла из внешней среды в поверхностный слой основного металла. Процесс осуществляют в порошках, расплавах солей, газовой среде, а также термодиффузионной наплавкой. Гальванические покрытия получают электролизом в растворе или расплаве солей. Для нанесения металлизационных покрытий, образующихся при схватывании расплавленных металлических частиц с поверхностью основного металла, прибегают преимущественно к электродуговому, плазменному или детанационному способу. Химические покрытия наносят осаждением металла на поверхность изделия. Горячие покрытия получают, погружая изделие в расплавленный металл. Наиболее широко используют термодиффузионные и гальванические покрытия, к которым относятся хромирование, борирование, цементация, азотирование и сульфидирование.
Твердое хромирование дает возможность значительно повысить износостойкость изделий. Если необходимо уменьшить коэффициент трения, применяют пористое хромирование, при котором предварительно полученное хромовое покрытие подвергают анодному травлению в электролите, а затем шлифованию. Температурапроцесса 50-0 а/дм 2, продолжительность анодного травления 5-10 мин. При хромировании в поверхностной зоне образуется тонкий (0,02-0,04 мм) карбидный слой (CrFe) 23°C 6, обуславливющий ее износостойкость. Борирование повышает абразивную износостойкость изделий. Глубина борированного слоя обычно не превышает 0,15 мм, твердость (HV)достигает , а микротвердость кгс/мм. Борирование осуществляют в газовых в жидких средах, в парошкообразных смесях, электролизное борирование в сплаве буры. Износостойкость борированных слоев на 40-50 % выше, чем цементованных. В условиях абразивной эрозии металлов борирование повышает износостойкость изделий из углеродистых сталей в 3-3,5 раза. Цементация обеспечивает высокую износостойкостьвследствие обогащения поверхностного слоя изделия из низкоуглеродистой и легированной стали углердом до эвтектоидной или заэвтектоидной концентрации. Так, износостйкость стали марок 1X13 и X17H2 близка близка к износостойкости азотированной стали марки X8XMЮА. Азотирование наиболее эффективный способ повышения износостойкости аустенитных нержавеющих сталей. Износостойкость азотированной стали в 1,5-4 раза выше износостойкости закаленных высокоуглеродистых цементованных, цианированных и нитроциментованных сталей. К тому же азотирование повышает сопротивление схватыванию металлов в процессе трения. При сульфидировании в твёрдой среде предусматривается получение активной серы и диффузия ее в поверхностные слои изделия. Условиях сухого трения износостойкость чугуна, обработанного (т-ра 930°С, продолжительность 5-6 ч) в смеси сернистого железа (94 %)хлористого аммония, желтой кровяной соли (3%) и графита (3 %), увеличивается в 39 раз по сравнению с износостойкостью несульфидированного чугуна. Ванадирование и ниобирование придают стали высокую износостойкость, но эти процессы (вследствие высокой стоимости) применяют относительно редко, хотя износостойкость ванадированной стали во много раз больше, чем закаленной стали, подвергнутой диффузионному хромированию. Износостойкость и коэффициента трения чугуна, стали и цветных сплавов улучшают также сурьмированием. В условиях сухого трения сурьмирование почти вдвое повышает износостойкость стали Ст. 45, уменьшая на 40 % коэффициент трения в паре с цементованной сталью марки 30ХГТ.
Металлизационные покрытия, наносимые напылением, состоят из тонких слоев металла, разделенных окислами и большим количеством пор. При трении со смазкой поры, удерживая масло, улучшают смазывание трущихся поверхностей, обеспечивая высокие антифрикционные свойства и износостойкость. В условиях сухого трения металлизационные покрытия обладают низкой износостойкостью. Электродуговой способ используют для нанесения металлизационных покрытий на изделия, эксплуатируемые в условиях трения скольжения при высоком давлении и небольшой скорости. Плазменное напыление позволяет наносить в виде покрытия любое вещество, плавящееся с образованием жидкой среды и не разлагающееся при перегреве. Этот метод дает возможность наносить износо- и эрозионостойкие покрытия составов: 88 % Co и 12 % WC; 98 % Al2O3, 0,5 % SiO2 и 1,5 % др. окислов; 60 % Al2O3 и 40 % TiO2. Для повышения износостойкости в них вводят различные волокна. При детанационном способе используют энергию взрыва смеси газов, обеспечивающую лучшую прочность сцепления, чем при плазменном напылении (9-12 кгс/мм 2 ). Этим способом создают покрытия из металлических и керамических материалов. К химическим относятся покрытия карбидные, боридные и силицидные. Покрытия корбидного типа осаждают на нагретую поверхность из газовой смеси летучих хлоридов, водорода и углерода. Так, карбид титана осаждают из газвой смеси, полученной насыщением водорода сначала толуолом при температуре 15°С, а затем парами четыреххлористого титана при т-ре 20°С. Осаждение ведут при т-ре °С. Сталь марки У8, покрытая карбидами титана, обладает износостойкостью в условиях абразивного изнашивания в два раза выше, чем спеченный карбид титана. Осаждение боридных покрытий чаще всего осуществляют восстановлением водородом летучих хлоридов соответствующих металлов и хлоридов или бромидов бора. Силицидные покрытия осаждают из газовой среды, состоящей из водорода, хлорида металла и галогенида кремния. К горячим относятся покрытия, наносимые, напр. в процессе алитирования, когда изделия погружают в расплавленный алюминий (темпеатурара °С), выдерживая в нем в течение 0,5-1 ч. Толщина таких покрытий 0,08-0,15 мм. К нанесению И. п. прибегают в машиностроении, авиационной промышленнности и др. Керамические покрытия кристаллические окисные покрытия, наносимые на поверхность металлических и неметаллических изделий. Керамические покрытия повышают химическую, термическую и механическую стойкость поверхности изделий, защищая их от разрушающего действия внешней среды.
Различают керамические покрытия высокотемпературные (используемые при температуре выше 800 °С) и низкотемпературные (эксплуатируемые при температуре до 800°С); монооксидные, состоящие из одного окисла(al2O3, ZrO2, Cr2O3, CeO2, TiO2, и др.), и полиокисные, содержащие два и более окислов. Полиокисные керамические покрытия часто содержат в исходном составе окислы, которые в процессе закрепления или эксплуатации образуют химические соединения постоянного или переменного состава. Керамические покрытия бывают также стеклокерамические и керамико-металлические, в которых основой служат тугоплавкие кристаллические окислы, а связкой стекла или различные металлы. Свойства таких покрытий определяются свойствами исходных компонентов, особенностями их взаимодействия, поверхностной энергией и смачиванием твердых окислов (основы) расплавами стекла или металла(связки). В зависимости от размеров, формы и назначения изделий, а также свойств наносимого материала, керамические покрытия получают эмалированием, шликерным способом (нанесением и сплавлением водной суспензии шликера), газопламенным и плазменным напылением, осаждением на газовой фазы, погружением изделия в жидкие металлы с последующим их окислением. Для получения покрытий шликерным способом из измельченной до нужной дисперсности материалов покрытия и классифицирующих веществ (2-5 % глины или бентонита) готовят в шаровых мельницах шликеры, к-рые наносят на поверхность погружением в них изделий, пульверизацией или электростатическим напылением. Затем изделие высушивают при температуре °С, а далее подвергают обжигу до температуры, при которой шликерное покрытие оплавляется. Обжиг производят в печах сопротивления, где заранее создают требуемую температуру, или с помощью индукционного нагрева. Температура обжига зависит от состава покрытия и температуры плавления покрываемого материала, а его продолжительность, определяемая экспериментально, зависит от размеров и формы изделия. При всех условиях температура обжига должна быть на о С ниже температуры плавления покрываемого металла. Шликерным способом чаще всего наносят стеклокерамические и керамико-металлические покрытия. Для получения тонкослойных покрытий наплавлением вместо водных суспензий используют истинные растворы таких водорастворимых соединений, которые при нагревании распадаются с образованием летучих и твердых составляющих. Высокодисперсная твердая фаза отлагается на поверхности изделия и после термообработки образует защитное покрытие. газопламенным напылением наносят покрытия, компоненты к-рых 1800°С и плавятся в пламени кислородно-ацетиленовой горелки без разложения и возгонки. Окислы Al2O3, ZrO2, MgO, Al2O3 и др. наносят с помощью пистолета распылителя.
Плазменное напыление имеет перед газопламенным то преимущество, что сверхвысокие температуры плазменного потока и отсутствие в нем кислорода позволяют расплавлять и наносить на поверхность изделия любые материалы независимо от их температуры плавления, при этом разложения материала покрытия и окисления поверхности изделия не происходит. Получение керамического покрытия осаждением из газовой фазы основано на тепловом разложении летучих соединений тех металлов, окислы которых образуют компоненты покрытия процесс ведется в смеси газообразных хлоридов и двуокиси углерода при наличии газа-переносчика (чаще всего H2 ): 2AlCl 3 +SiCl 4 +5H 2+5CO 2→ Al2O3 SiO 2+10HCl+5CO. Осн. Преимущество этого способа возможность получения покрытий из тугоплавких соединений при низкой т-ре, а протекание реакций на поверхности позволяет покрывать изделия любой формы. Погружением изделия в ванну с одним или несколькими жидкими легкоплавкими металлами (чаще всего алюминием, магнием, кремнием) получают, напр., покрытия из окислов Al2O3 SiO2. Для этого изделие погружают на сек в нагретую до темпеатуры о С ванну с 75 % Al b 25 % Si, затем оно проходит окислительную обработку и на его поверхности образуется муллитсодержаще покрытие. Подавляющее большинство К.п.обладают высоокой огнеупорностью, однако они хрупки, пористы, недостаточно прочно сцепляются с покрываемыми поверхностями и весьма чувствительны к тепловым и мех. ударам. Пористость снижает защитные свойства покрытий в агрессивных газовых и жидких средах, а также в расплавах. Она ниже у стеклокерамических и керамико-металлических покрытий, которые при температуре размягчения связки становятся достаточно пластичными и менее чувствительными к тепловым и механическим ударам. Изменяя вид и количество тугоплавких окислов в стеклокерамических покрытиях, получают защитные слои, обладающие высокой жаростойкостью, хим.стойкостью, ударной прочностью, термостойкостью, электрическим сопротивлением и др. К. п. наносят на стали и чугуны, сплавы на основе тугоплавких металлов, на графит и углеграфитовые материалы. Такие покрытия применяют в атомной энергетике, хим. технологии, авиастроении, ракетостроении, и машиностроении.