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文|蓝桉

编辑|蓝桉

陶瓷涂层是一种常用的表面涂层，它具有许多优点，例如，对环境友好、成本低、制备简单、耐腐蚀耐磨、热稳定性好和机械耐用等。因此，在金属材料表面构建陶瓷涂层是一种合理的策略，可以实现金属材料表面的多功能化。

接下来，我将简要介绍不同种类的陶瓷涂层及其性能是什么？

在金属材料上制备陶瓷涂层的策略和陶瓷涂层金属材料的应用又有哪些？

这些陶瓷涂层可以赋予金属材料表面多种功能，如提高耐蚀性、防污性、耐磨性、自清洁性等。它们在建筑、航空航天、医学和其他领域中具有广泛的应用。通过在金属材料表面构建陶瓷涂层，我们可以提升金属材料的性能，并使其在各种环境下更加耐用和可靠。

非氧化物陶瓷涂层在金属材料上的应用也非常重要。其中，羟基磷灰石（HA）是一种常见的非氧化物陶瓷材料，它是人体和动物骨骼的主要成分之一。HA具有生物活性，因此在骨组织工程中得到广泛应用。在金属生物材料上制备HA陶瓷涂层可以改善其性能。

金属腐蚀是常见的问题，对环境造成危害，并对工业国家的经济产生影响。为了解决这个问题，陶瓷涂层被广泛用于金属材料的保护。

陶瓷涂层提供了一道屏障，有效地隔离了腐蚀溶液与基材之间的接触。通过疏水处理，可以制备具有微纳级结构的超疏水陶瓷涂层，展现出优异的耐腐蚀性能，具有巨大的应用潜力。

为了提高低碳钢的耐腐蚀性，研究人员在其表面制备了转化膜和溶胶-凝胶Al2O3涂层。该涂层显著降低了腐蚀电流密度，并提高了腐蚀电位。

生物活性陶瓷材料有助于器官/组织修复和相关设备的整合，主要应用于骨科领域，有利于骨修复和植入物与骨组织的整合。羟基磷灰石HA是最常用的生物活性陶瓷材料之一，被广泛应用于骨组织工程。

研究人员制备了生物活性HA涂层，以提高镁合金和钛合金的生物降解性能。这些涂层已在临床研究中得到应用。

很久以来，人们一直在研究和应用陶瓷涂层的制备方法。为了适应不同的基材，人们开发了多种技术。这些技术可以在金属材料上制备陶瓷涂层，扩大了它们在各个领域的应用范围。

溶胶-凝胶法是一种简便的方法，可以在金属材料上制备陶瓷涂层。例如，利用溶胶-凝胶法可以在固定针上制备抗菌涂层，通过在金属上创建TiO2涂层并进行热处理来实现。

此外，通过溶胶-凝胶法在钛合金和合金上制备SiO2涂层，可以提高其抗氧化性能。还可以使用溶胶-凝胶法在低碳钢上制备纳米结构的Al2O3涂层。而原子层沉积ALD是一种在不同基材表面上沉积无机物的方法，可以通过气相ALD对材料进行均匀改性。经过多次沉积循环后，会形成具有良好耐热性和刚度的均匀陶瓷涂层。

例如，通过ALD工艺在Co-Cr合金上沉积致密的TiO2薄涂层，具有优异的抗真菌活性。另外，为了防止铜被水腐蚀，可以使用ALD制备超薄的阻挡膜，在铜表面先使用Al2O3 ALD，然后使用TiO2 ALD进行保护。

电化学方法通常用于制备金属材料上的氧化物陶瓷涂层。电化学方法与基材的形状和尺寸无关。例如，可以使用电沉积技术在镁合金上.

在金属材料上制造陶瓷涂层，具有许多理想的性能，如优异的机械性能、耐腐蚀性、热稳定性和生物性能等。特别是超疏水陶瓷涂层在金属材料上的应用非常吸引人，因为它们可以在防污、自清洁、防腐蚀、耐磨、油水分离和生物技术等方面发挥重要作用。

这些超疏水陶瓷涂层可以让金属材料更加抗污、容易自洁、抗腐蚀、耐磨损，并且能够有效地分离油和水，同时还具有广泛的生物应用前景！