Керамическое покрытие наносится на металлические поверхности с целью их защиты от термических и механических нагрузок, износа и коррозии. Этот метод обработки широко используется в аэрокосмической отрасли, медицине, атомной энергетике, автомобилестроении, а также в процессе тюнинга авто- и мототехники.

Виды покрытий

Все керамические покрытия можно разделить на две категории: износостойкие и жаростойкие. Часто их используют также для антикоррозионной обработки поверхностей.


Помимо основных видов, существуют покрытия:

  • Оптические

  • Электропроводные

  • Электроизоляционные

  • Уплотнительные

  • Декоративные


Керамические покрытия обладают низким коэффициентом теплопроводности и высокой температурой плавления. Кроме этого, они выдерживают воздействие очень высоких нагрузок, не разрушаются под влиянием топлива, смазочных материалов и других химикатов.


По уровню износостойкости керамические покрытия схожи с антифрикционными. Однако последние намного проще в нанесении.

Благодаря технологии сухой (нелипкой) смазки покрытия MODENGY эффективны в запыленных средах. Они устойчивы к химически агрессивным веществам, обладают высокими противозадирными свойствами, могут работать в диапазоне температур от -200 °C до +560 °C. Некоторые из материалов не теряют своих свойства даже в условиях вакуума и радиации.

Результат нанесения покрытия MODENGY на детали смотрите ниже – на примере роторов винтового компрессора.


Роторы винтового компрессора до и после нанесения покрытия MODENGY

Назначение керамического покрытия

Технология нанесения керамического покрытия появилась в аэрокосмической отрасли, где она применялась в газотурбинных двигателях для обработки турбинных лопаток. Эти лопатки работают в условиях высокого коррозионного и эрозионного износа, а также при постоянных перепадах температур. Они должны выдерживать термические нагрузки, которые возникают при сгорании топлива.


Лопатки турбины авиадвигателя


Чем выше температура в камере сгорания, тем выше коэффициент полезного действия двигателя. Для того, чтобы увеличить КПД и мощность силовых агрегатов, повышается температура газа, для производства некоторых элементов двигателей используются высокотехнологичные покрытия.

Сами лопатки изготавливаются из сплавов на основе большого количества легирующих компонентов, которые могут работать в тяжелых условиях. Однако даже они без нанесения керамического покрытия могут разрушиться за несколько минут.

Например, на самолетах СУ-27 четвертого поколения в двигателях АЛ-31Ф температура газа перед турбиной достигала +1700 °C. В двигателях самолетов СУ-35 пятого поколения с двигателями АЛ-41Ф1 эта температура была еще выше – +2000 °C.


Нанесение керамического покрытия на детали газотурбинных двигателей позволяет защитить их от коррозии и износа, увеличить прочность и снизить температуру на поверхностях до 35 %.


После успешного применения в аэрокосмической отрасли керамические покрытия стали использоваться в мото- и автоспорте, для тюнинга автомобилей и т.д.

Область применения керамических покрытий

Благодаря своим свойствам керамические покрытия применяются в следующих сферах:

  • Атомная энергетика: для элементов реакторов, систем охлаждения, хранилищ отработанного ядерного топлива

  • Автомобилестроение: для деталей двигателя, АБС, колесных дисков, элементов ходовой части и т.д.

  • Медицина: для приборов и частей механизированных протезов

  • Металлообработка: финишное нанесение с целью увеличения прочности и срока службы

  • Оборонно-промышленный комплекс: для корпусов аппаратуры, прицелов, элементов корпуса оружия, изготовления специальных изделий

  • Бытовое применение: для создания износостойкого слоя выбранного цвета на посуде, элементах декора и других бытовых изделиях


Кроме этого, керамические покрытия могут использоваться для тюнинга автомобилей. В данном случае они наносятся на днище поршней, выпускные коллекторы, корпуса турбокомпрессоров и другие детали.

Методы нанесения

Для нанесения керамического покрытия на металлические поверхности чаще всего используется газотермическое напыление.

Газотермическое напыление – это все возможные процессы нанесения покрытий из материалов в виде порошка, прутка или проволоки, которые не разрушаются при высоких температурах. Они распыляются при помощи струи газа или сжатого воздуха. При этом образуются частицы малого размера, которые двигаются на большой скорости. Попадая на поверхность, они образуют слой с определенными свойствами.


Существует три основных метода газотермического напыления: металлизация, газопламенное и плазменное напыления.

В первом случае напыляемый материал представляет собой проволоку из металлов и сплавов, которая подается в электрическую дугу или ацетиленокислородное пламя. Нагретая до температуры плавления проволока проходит через струю сжатого воздуха или газа, после чего частицы материала попадают на обрабатываемую поверхность, где образуется слой покрытия.


Газотермическое напыление керамического покрытия


Порошковое газопламенное напыление схоже с металлизацией. Однако есть один нюанс, который обусловлен невозможностью образования проволоки из некоторых материалов, например, термореагирующих сплавов. Порошок подается к ацетиленокислородному пламени, а затем попадает на поверхность, образуя слой покрытия. Такой метод напыления используется в тех случаях, когда невозможно или нерационально производить обработку поверхности детали в стационарных условиях.

Плазменное напыление – метод, позволяющий получить покрытие высокого качества практически из любых материалов с различными температурами плавления: от баббитов (около +300 °C) до тугоплавких оксидов, карбидов, нитридов (свыше +3300 °C).

Этапы нанесения

Нанесение керамического покрытия включает в себя три этапа. Первый – подготовка поверхности. Обрабатываемая деталь подвергается пескоструйной обработке, после чего она продувается и обезжиривается. Это делается для того, чтобы увеличить адгезию будущего покрытия, удалить лишние загрязнения и убрать прочие дефекты.

После этого поверхность нужно загрунтовать при помощи специальных праймеров. Они препятствуют окислению и образованию трещин на основном слое покрытия из-за термического расширения и воздействующих на деталь нагрузок. Праймер также способствует увеличению адгезии будущего покрытия.

Последний этап – нанесение самого керамического покрытия. В зависимости от выбранного материала может различаться и технология нанесения, но чаще всего используют плазменное или газопламенное напыление порошков, которые обладают очень высокой тугоплавкостью и прочностью. Расплавленный керамический порошок попадая на поверхность не просто ложится как краска, а как бы «спаивается» с поверхностью. Даже при удалении такого покрытия на металлической поверхности останутся микрократеры, которые видны невооруженным глазом.