就像為了保護新手機會給它貼膜戴殼一樣，在工業上，為了提高各種產品零部件的使用壽命，同樣也會為它們穿上“保護衣”，以避免各種形式的磨損、腐蝕以及高溫軟化或熱衰退等引起的零部件失效。

常用的“保護衣”可分為有機樹脂涂層、金屬及合金涂層和陶瓷涂層，其中陶瓷涂層是在傳統的陶瓷材料基礎上發展起來的新型復合材料，它即保持了傳統陶瓷材料的耐高溫、抗磨損、耐腐蝕等優點，同時保持了基體材料的結構強度，由于陶瓷涂層的厚度通常都在一毫米之內，因此大大地減少了零件的消極重量，其抗熱沖擊性能優于整體陶瓷。

目前可用于陶瓷涂層的材料有氧化物、碳化物、氮化物、硼化物陶瓷等。氧化鋁（Al₂O₃）是最常用的陶瓷涂層材料之一，有著相當不錯的性能——如生物相容性、耐磨、熱穩定性好、機械強度高、高透光率、抗腐蝕等，因此氧化鋁涂層在包裝防護、電器產品、生物醫學植入物、機械涂料等行業中具有不錯的應用性和前景。

氧化鋁

氧化鋁涂層工藝

目前制備氧化鋁涂層的方法較多，采用的設備儀器和制備條件各不相同，以下是部分方法的簡介：

1.電子束蒸發法

電子束蒸發法是一種采用真空蒸發工藝鍍膜的方法，在真空條件下，使用電子束將噴涂的材料進行高溫蒸發處理，并向需要噴涂的基底輸運，通過冷水環境調節，使加熱的物質凝結形成涂層的方法。其優點是可在較高的沉積速率下快速制備出薄膜，但在電子束加熱裝置中，為了使其快速冷卻凝結成涂層，會將被加熱的物質放置于冷水中，而潮濕的環境會影響涂層的結合力，從而影響整體的質量。

2.化學氣相沉積法

化學氣相沉積是一種利用將氣態物質通過化學反應處理在基底表面生成一定形態的沉積物的工藝，主要流程分為三個階段進行：首先生成氣態揮發性物質；然后運輸揮發性物質到基底表面；最后在基體上通過化學反應而生成固態沉積物。氣態物質通過化學反應處理生成不同結構形貌的物質，一般的化學反應方法根據反應條件的不同分為：熱分解反應、化學合成反應和化學傳輸反應等。

3.磁控濺射法

磁控濺射法是指將靶材上的原子或分子通過蒸發或濺射出的磁控濺射工藝，然后濺射出的物質沉積到基底上形成涂層的方法。磁控濺射法由于磁控反應不同又分為射頻反應磁控濺射法和直流（交流）反應磁控濺射法。

4.陽極氧化法

陽極氧化制備技術屬于軟溶液制備技術的一種，這種方法可以制備出孔徑可控，有序的氧化鋁薄膜。應用此方法制備出的薄膜材料可以用作一維納米材料的模板，并且應用于微過濾器的過濾膜。同時還可以用于制備不同性能的納米級電器件，如光學、電學、磁學。

5.溶膠-凝膠法

溶膠－凝膠法是指金屬醇鹽或無機物作為前驅體溶解在乙醇等有機溶劑中，弱酸和弱堿為催化劑，加入適量的水使反應物發生水解縮合反應，生成溶膠，然后將溶膠陳化一段時間，溶膠膠束聚合、溶膠失去流動性，線性結構變成網絡結構，形成凝膠。最后再通過加熱處理干燥固化凝膠，最終得到目標材料。

溶膠凝膠法合成的薄膜具有反應過程溫度低、成本低廉、粒徑可控、設備簡單等優點，制備出的膠體通常涂覆在鋼、鋁合金等金屬表面，得到的具有耐腐蝕性好的涂層，提高金屬材料的耐腐蝕性，廣泛應用在陶瓷和金屬表面。

6.低溫水熱處理法

水熱反應指的是在具有一定溫度和壓力的反應條件下，反應物在密閉的水熱反應釜中發生化學反應生成新產物的總稱。相比其他熱處理方法，水熱反應所需要的熱量較低并結合一定壓力進行反應生成相應產物。目前，水熱合成法廣泛應用于材料制備領域，如用來制備功能陶瓷粉體、生長各種晶體結構、改性無機材料粉體等。

7.無電沉積法

無電沉積是一種制備納米金屬涂層良好有效的方法，通過控制溶液配比組成成分和操作條件可以獲得不同尺度的納米晶體。其制備工藝對材料的尺寸大小都沒有要求，操作環境簡單，不僅可以在簡單的金屬物體表面，甚至在復雜形狀的陶瓷表面，都可進行平整均勻的沉積，從而受到較高的重視。

在鋁(a)、鈦(b)、鐵(c)和玻璃(d)基底上Al₂O₃涂層的 SEM 圖和數碼照片

總結

總之，提高材料自身的抗磨損、腐蝕、高溫能力是改善機械零部件失效的有效途徑。而氧化鋁陶瓷覆蓋層恰恰可以利用自己的性能優勢，在提高耐熱、耐磨和耐腐蝕能力等方面起到增強作用，可有效地保護或強化零件表面，防止失效現象。因此隨著生產技術水平的提高和產品應用的范圍擴大，如何進一步改進氧化鋁涂層性能以增加產品在不同環境下的使用率，將成為各行業備受關注的話題。

資料來源：

氧化鋁涂層的制備及研究，蒲夢園。

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