表面工程(修订稿2011-5).ppt

第七章 表面涂敷技术 7.1涂料与涂装技术 7.2表面粘结和粘涂 7.3堆焊 7.4热喷涂 7.5热喷焊 7.6电火花表面涂敷与加工 7.7热浸镀 7.8搪瓷 7.9烧结 7.10陶瓷涂层 7.11塑料涂敷 7.1涂料与涂装技术 7.1.1涂料 7.1.2涂料成膜机理 7.1.3涂装用材料 7.1.4涂装工艺与设备 7.1.5几种典型产品的涂装 7.1.6涂装质量评价 7.1.7发展趋势 涂料：以前通称为“油漆”，但是现在所应用的许多涂料已远远超出了油漆的范畴。 涂装：涂料的施工称为涂装。 1、涂料技术的进步 （1）把传统涂料进一步改性，使其防护性、工业性等进一步提高； （2）具有特殊性能的涂料新品种得到开发； （3）无有机溶剂的涂料逐年被开发； （4）新的涂装技术，如静电法、激光硬化、电子束硬化等新工业被开发。 2、涂料的性能及特点 （1）对机体有良好的保护作用； （2）用于装饰外观； （3）具有特殊功能的作用； （4）涂料的选材范围广、工业简单、实用性强，大部分情况下无需昂贵的涂装设备； （5）涂料工业生产流程较简单，工业设备也不复杂，在同一套设备上可生产多个品种的涂料； （5）涂料的性能评价包括很多方面。 7.1.1涂料的基本组成及其作用 一、涂料的组成 1.成膜物质 2.颜料 3.助剂 4.溶剂 二、涂料的分类和命名 3、涂料的基本组成 （1）主要成膜物质 包括油料和树脂两大类。 （2）次要成膜物质 此种物质主要是颜料。颜料的作用不仅仅是着色，还可起防锈作用和填充作用。 （3）辅助成膜物质 该物质包括两大类： ①溶剂：如酯类、酮类、醇类等； ②各种功能剂：如增韧剂、润湿剂、稳定剂、催化剂等。 高分子涂料成膜机理 1、涂膜形成的物理化学变化 涂膜的形成过程是粘性流体经过溶剂蒸发（物理干燥）以及聚合反应（化学硬化）转变成粘弹性固体的过程。 （1）交联型涂料：分子量低，化学反应，玻璃化温度低 （2）非交联型涂料：分子量高，物理变化，玻璃化温度高 （3）混合型涂料：物理变化，化学变化 2、非交联型成膜 （1）溶剂的蒸发 混合溶剂：两种或两种以上的溶剂混合而成。 ①理想混合系 各溶剂分子间不发生作用，且以不同的速率蒸发。 ②均匀混合系 溶剂间发生了某种化学变化，各溶剂间不再独立蒸发。 （2）溶液从涂料中的蒸发 第一阶段：蒸发初期，从表面层向空间扩散； 第二阶段：随涂料浓度增高，溶剂在后期涂层内部的扩散。 （3）聚合物颗粒熔敷成膜 以乳胶为例说明分散体的物理熔敷成膜： Bradford等认为，成膜动力是粒子接触时表面张力促进粒子的熔敷。（下图） Brown认为：毛细管引起压力是重要的，压力一旦超过球体对变形的抗力就会产生熔敷。（右图） 涂膜防护机理 1、涂膜对介质的屏蔽作用 涂膜的屏蔽作用主要是加大了金属表面微电池两极间的电阻。它与涂料自身结构、填料种类、涂装工业以及膜厚有关。 涂膜的防蚀性能主要和涂膜内电解质行为有关，涂膜对电解质离子的阻力越大，防腐性能越好。 2、电解质对涂膜的渗透 对涂膜金属的腐蚀作如下解释： 涂膜因受其中所含亲水基团及水溶性成分的影响而吸水，离子便扩散于这些水分之中。 离子对涂膜的渗透机理，可以这样认为： 水分首先从外部渗入涂膜，聚集于有羧基等亲水基团存在的地方；离子从外部向水滴扩散，然后发生离子交换；离子从一个水滴转移到另一个水滴，在涂膜内扩散。 涂膜之所以有可渗透性，一个重要观点认为是由于涂膜的不均匀性所造成。这里的不均匀性是涂料本身的特性所决定的： （1）聚合物的交联密度不均匀； （2）颜料和成膜物的界面问题。 3、防锈颜料的防蚀机理 （1）碱性颜料 当水分或酸性物质通过涂膜进行渗透时，碱性颜料便将这些渗入物质中和，使涂膜和金属的界面保持微碱性，从而发挥防蚀作用。 （2）可溶性颜料 该颜料中用作防锈的颜料以铬酸锌等铬酸盐颜料为最多。此类颜料与水分一接触，就会有铬酸银离子溶解出来，靠它的强氧化作用将金属表面钝化，从而起防蚀作用。 （3）金属粉末颜料 防锈颜料中广泛使用的金属颜料是锌粉。铝粉也是在防蚀涂装系列中常用的颜料，但很少当作防锈颜料使用，利用其片状颜料在涂膜上平行排列的性质，可达到提高涂膜的屏蔽性能与耐候性能的目的，一般都用于中间层或面层的涂覆。 4、涂膜的综合防蚀作用 涂料的防蚀机理大致为： （1）防止涂膜外的腐蚀介质穿透涂膜侵蚀基底；