表面保護技術は、さまざまな環境条件や使用条件下で材料の耐久性と性能を向上させるために極めて重要である。
これらの技術は、オーバーレイプロセス、表面改質技術、表面コーティング技術の3つに大別されます。
5つの主要な手法の説明
1.オーバーレイ加工
ハードフェーシングとしても知られるオーバーレイプロセスは、優れた物理的・化学的特性を持つ保護材料を基材表面に蒸着させる。
その結果、厚く強固な膜が下地を覆い、その特性を向上させたり、元の寸法に戻したりする。
レーザー肉盛、レーザー積層造形、溶接肉盛などの技術が一般的に使用されている。
溶接オーバーレイは、2つの材料を接合する一般的な溶接とは異なり、母材に耐腐食性または硬質表面層を適用してその寿命を延ばすことに重点を置いている。
2.表面改質技術
表面改質技術は、基材のバルク特性を維持しながら、材料の表面特性を変化させます。
これは、熱処理、注入、浸炭、窒化などのプロセスによって達成される。
これらの方法によって表面層の化学的性質が変化し、材料のコア特性に影響を与えることなく、硬度、耐摩耗性、耐食性などの特性が向上する。
3.表面コーティング技術
表面コーティング技術は、材料表面に薄膜層を蒸着させ、その特性を変えるものである。
この技術には、気相法（物理蒸着法、化学蒸着法）、溶液法、融合法などがある。
これらのコーティングは、単結晶からアモルファスまで、また完全に緻密なものから多孔質なものまで、用途に応じて様々なものがある。
薄膜は通常1ミクロン以下の厚さで、厚い層はコーティングまたは厚膜と呼ばれる。
4.用途と進歩
これらの表面保護技術は、航空宇宙、自動車、バイオメディカル、マイクロエレクトロニクスなど、さまざまな産業において極めて重要である。
例えば、硬い表面ゾーンと強靭なバルクコアを持つ複合材料は、耐久性を高めるために使用されている。
光学産業では、機械的安定性と特定の光学特性を提供するために、薄膜システムが基板に適用される。
最近の進歩により、性能が向上した新しいコーティング材料やプロセスが開発され、多くの場合、複数の機能を同時に果たすことができる層状機能性コーティング・アーキテクチャに基づいている。
5.コーティング方法と材料
硬質金属合金、セラミック、バイオガラス、ポリマー、人工プラスチック材料など、多種多様なコーティング方法と材料が利用可能である。
物理的／化学的蒸着、マイクロアーク酸化、ゾルゲル、溶射、電着などの一般的なプロセスが用いられる。
それぞれの方法には利点と限界がありますが、異なる技術を組み合わせることで、これらの欠点を克服し、保護品質を高めることができます。
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