高性能セラミックコーティングの性能に関する簡単な考察
高性能セラミックコーティングは、有機樹脂、金属、合金に続いて登場した非金属無機コーティングの総称です。過去半世紀にわたり、航空宇宙工学や電子軍事産業などの最先端技術の発展に伴い、高性能セラミックコーティングも持続的かつ急速な成長を遂げてきました。この新しいタイプの高温材料と金属マトリックスを組み合わせて作られたコーティング部品は、モノリシックセラミック材料の特性を統合し、耐高温性や耐化学腐食性などの優れた特性を備えているだけでなく、セラミックコーティングと母材金属の高靭性、高可塑性、高導電性を相互に補完し、元の基板の構造強度を維持します。
成形方法
① 固相堆積法：自己増殖高温合成法など
② 気相堆積法：物理蒸着法（PVD）、化学蒸着法（CVD）など。
③ 湿式化学法：ゾルゲル法、無電解めっき、化学複合めっきなど。
④ 溶射法：プラズマ溶射やフレーム溶射など。この方法はセラミックコーティング市場の50%以上を占めています。
利点と欠点
アドバンテージ：
① セラミック材料の耐高温性、耐摩耗性、耐腐食性などの特性と金属材料の高強度・靭性、加工性、電気伝導性、熱伝導性などを柔軟に組み合わせ、互いの利点を補完し、総合的なメリットを最大限に引き出し、機械製品の構造性能や環境性能のニーズを満たします。
② セラミックコーティングの材料は多種多様であり、セラミック-セラミック、セラミック-金属、セラミック-プラスチックなど、必要に応じて組み合わせることができます。また、既存の金属加工設備や条件との統合も容易で、企業の技術革新を実現します。
③ セラミックコーティングは形成が容易で、堆積速度が速く、コーティング厚さを制御可能です。薄肉部品、中空部品、特殊形状部品の表面に様々な焼結プロセスを適用でき、製品の局所的な溶射補強も実現できます。
④ セラミックコーティングは、様々な基材に良好な加工性で塗布できます。例えば、金属、セメント、耐火物、石膏などの各種無機材料、プラスチック、有機材料、木材、段ボールなど、セラミックコーティングを塗布することで特性を向上させることができます。セラミックコーティングが損傷した場合でも、金属基材は再利用でき、再度セラミックコーティングを塗布することができます（二次利用に影響する損傷がない限り、他の基材にも同様に適用できます）。
⑤ 材料消費量が少ない。セラミックコーティングの厚さは一般的に数十ミクロンから数ミリメートル程度です。また、セラミック材料は密度が低いため、材料消費量は少なく、付加価値は高くなります。
⑥ ワークのサイズや施工場所の制限はありません。溶射製品は大小問わず、形状も問いません。溶射工場内での施工はもちろん、現場での施工も可能です。
デメリット:
① 塑性変形能力が悪く、応力集中や亀裂が発生しやすく、耐熱衝撃性や耐疲労性も低い。
②セラミックコーティング材と金属材料では膨張係数や熱伝導率に大きな差があり、使用中に生じる応力状態の違いが耐用年数に影響を与えます。
③コーティングと基材は機械的な結合や分子力によって結合しており、両面の結合強度に差が生じる問題がある。