在金屬或特定基底表面上生長或塗覆的厚度在毫米量級以下的無機材料。無機塗層使基底材料具有新的性能和功能，從維度特性來說屬於二維材料。
發展概況 無機塗層種類繁多、應用廣泛，有悠久的歷史，如陶彩和瓷釉就是典型的無機塗層。用於高技術的高性能塗層是在20世紀50年代初隨著空間技術和尖端武器的發展而發展起來的。很多科學技術的突破和工業生產中巨大經濟效益的取得常與塗層材料的發展及其新功能能的獲得相聯系。飛行器的速度能夠突破聲速以及人類能進入宇宙空間，在一定意義上說是得益於防熱塗層（熱障塗層）的發明。各類保護塗層使金屬材料的耐磨、耐腐蝕、耐高溫、耐疲勞和生物相容性等性能得到大幅度提高，而這種提高往往難以從提高金屬本身性能來達到。70年代以後各類新塗層工藝發展迅速，從而促進無機塗層的性能和功能的飛躍，使無機塗層在各類保護塗層的基礎上向功能化、集成化和智能化發展，即利用塗層的特殊的光、機、電、磁、聲等特性制備出具有特殊功能的塗層與器件。人們對塗層的性能研究也從氣孔、裂紋、硬度、強度和化學穩定性等宏觀物性為主的研究深入到光、電、磁、聲等功能性能研究，並從塗層納米結構和從分子、原子、電子級水平來認識塗層材料微觀結構及其性能變化。
種類 根據功能和性能，無機塗層一般可分為3類。
①保護塗層。又可分為防熱塗層、耐磨塗層、耐腐蝕塗層3類。此外，還有熱處理保護塗層、高溫潤滑塗層和裝飾塗層等。
②功能塗層。又可分為以下幾類：玻璃表面光學功能塗層，即利用薄膜的幹涉效應發展的各類抗反射、增透、高反射、濾光器塗層等；電磁功能塗層，如磁記錄塗層、抗靜電塗層、電磁屏蔽塗層、電絕緣塗層、透明導電塗層、發光塗層、光電探測和傳感塗層等；節能和環保塗層，如紅外輻射塗層、太陽能光熱和光電轉換塗層、低輻射塗層、超濾塗層、催化塗層以及各類（光、熱、電）變色塗層等；特種功能塗層，如偽裝塗層、隱身塗層、抗激光塗層、吸波塗層等。
③生物塗層。具有生物活性的塗層，廣泛應用於各類人工骨、人工齒。
工藝 塗層制備被認為是一種表面工程。傳統的噴塗和刷塗工藝至今仍是廣泛使用的最簡便的塗層制備工藝。但對高性能塗層制備技術來說，根據形成塗層組元的前驅物的狀態，塗層工藝可分為3種。
①氣態法。包含瞭多種近代的先進的塗層技術，其中主要有化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。化學氣相沉積是塗層前驅物在氣相或蒸氣狀態下，在700℃以上高溫下，在基底表面進行分解或化合反應形成塗層。CVD工藝除瞭用於生產如TiC、TiN和Al2O3等切削工具用耐磨塗層外，它的重要應用還在用於電學和光學功能塗層的制造，以及用於某些陶瓷工藝難以成型的塊體材料的制備。為瞭降低沉積溫度和提高沉積效率，進一步發展瞭各類等離子輔助的CVD工藝。物理氣相沉積是熱蒸發、濺射、離子鍍等鍍膜工藝的總稱，塗層是在高真空或達到高真空後控制氣氛下制備的，因此具有塗層純度高、性能參數可控性好等優點。這些工藝主要用於生產各類光學塗層和功能塗層，其中離子鍍膜工藝還廣泛用於生產耐磨塗層和裝飾塗層。氣態法還包括各類氮化、碳化和滲塗工藝，這些工藝在抗氧化和耐磨塗層中都有廣泛應用。
②溶液法。塗層工藝過程是在溶液中進行和完成的，主要包括電鍍、化學鍍和陽極氧化在內的電化學工藝和溶膠–凝膠工藝。電化學工藝已有很長發展歷史，如電鍍工藝發展於19世紀初。中國西安出土的秦始皇兵馬俑中的秦代兵器上已出現化學鍍鉻的保護塗層，其組分竟然與德國1927年化學鍍鉻專利中的塗層組分類同。電鍍金、銀、銅、鎳、鉻等金屬塗層早已廣泛應用於裝飾、防腐蝕、耐磨保護。在電鍍溶液中加入如Al2O3等陶瓷顆粒可以得到金屬與陶瓷復合耐磨塗層。鋁和鋁合金在硫酸溶液中陽極氧化，表面可以轉換成一層硬的Al2O3膜，從而有效地提高瞭鋁表面耐磨性能和化學穩定性。同時由於Al2O3膜的多氣性，因此可以通過各種色素對塗層進行著色，使塗層具有很好的裝飾效果。此外，鋅、鈦等金屬表面也可通過陽極氧化工藝形成保護塗層。20世紀70年代後期發展瞭溶膠–凝膠工藝，鋁、鈦、鋯等金屬有機化合物和氯化物等化合物通過水解反應可以生成這些金屬氧化物凝膠，通過浸塗或旋塗等工藝加塗到各種基底表面，經過高溫加熱，形成金屬氧化物塗層。這類塗層作為保護塗層、超濾塗層、催化塗層和玻璃表面光學塗層已獲得廣泛應用。
③熔融態（和半融態）法。包括各類熱噴塗塗層、熔焊塗層、激光熔燒等工藝。這些塗層工藝大多是在20世紀50～60年代發展起來，多用於防熱、耐磨、耐腐蝕等保護塗層的制備和生產。其中以等離子噴塗為代表的熱噴塗工藝在無機塗層工藝中占有重要地位。等離子噴塗的火焰溫度在7 000℃以上，幾乎在高溫下不分解和氣化的所有材料都可噴塗成塗層。廣泛應用的等離子噴塗塗層材料有：碳化物(WC、TiC、Cr3C2)、氧化物(Al2O3、ZrO2、Cr2O3)和各種硬質金屬和合金。這種工藝除瞭廣泛用於生產各類保護塗層外，還被用來修復磨損的金屬部件和制備生物塗層（如Al2O3、ZrO2、磷灰石和羥基磷灰石）。