材料表面改性第3章.pptVIP

粉体粒径对涂层性能的影响 划痕表面 (低倍) 擦痕表面 (高倍) 纳米粉体涂层 擦痕表面 (高倍) 划痕表面 (低倍) 普通涂层 Al2O3/TiO2 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 滑 动 磨 损 抗 力， (X106 N.m/mm3) 氧化铬普通涂层 氧化铬纳米涂层 0 1 2 3 4 5 磨 削 磨 损 抗 力， (N.m/mm3) 抗滑动磨损能力 (Sliding wear) 氧化铬普通涂层 氧化铬纳米涂层 抗磨削磨损能力 (Abrasive wear) 氧化铬纳米涂层耐磨损性能的评价 基 材 固体Co基体 坚硬WC颗粒 Co基体融化 常规金属陶瓷颗粒 特制金属陶瓷颗粒 粘合剂 超细金属陶瓷颗粒 高温加热区 高温加热区 WC/Co颗粒部分熔化/软化 基 材 基 材 基 材 堆积式 结构 粘接式 结构 硬性附着 延展性附着 普通与超细WC/Co颗粒的热喷涂涂层 实例：热喷涂金属陶瓷。 3.1.7 热喷涂预处理 基体表面清洗、脱脂 ① 碱洗法：NaOH、Na2CO3等。 ② 溶液洗涤法：丙酮、汽油、三氯乙烯等。 ③ 蒸气清洗法：三氯乙烯蒸气。 ④ 对疏松表面的清洗和脱脂：加热使油脂渗透到表面。 基体表面氧化膜处理 ① 机械法：切削加工、人工除锈。 ② 酸法：硫酸、盐酸。 基体表面粗化处理 ① 喷砂法 ② 机械加工法 ③ 化学腐蚀法 ④电弧法 基体表面预热处理 目的：降低涂层与基体温差，抑制涂层开裂和剥落。 温度：200~300 ℃。 方法：喷枪、电炉、高频炉。 非喷涂表面的保护 ① 设计保护罩：薄铜皮和铁皮。 ② 堵塞键槽：炭素材料、石棉。 3.1.8 热喷涂后处理 细长薄壁零件缓冷（防止热应力引起的变形） 机械加工（切削刀具需锋利、适当使用冷却剂） 涂层封孔处理（重熔、封孔剂） 3.1.9 涂层与基底结合力检测 压痕法：加载观测涂层剥落与裂纹 弯曲法：加压弯曲测涂层龟裂角度 拉伸法：测定喷涂涂层与基体界面之间法线方向抗拉伸应力的结合强度 剪切法：测定涂层-基体承受拉应力时的界面剪应力 3.2 搪瓷 搪瓷，又称珐琅，是在金属表面涂覆一层或数层瓷釉，通过烧成，两者发生物理化学反应而牢固结合的复合材料制品。 搪瓷的特点 机械性能 化学稳定性 耐热性 绝缘性 日用搪瓷 建筑搪瓷 化工搪瓷 3.2.1 搪瓷工艺流程 金属基材 预处理 涂搪 烧成 釉浆调配 塑性、表面状态、化学成分 除氧化层、去油、脱碳、磨光、喷砂 结 构 性质和作用 底釉：促进搪瓷附着于金属基体的氧化物。 面釉：改善涂层外观质量和性能。 基体剂：构成瓷釉的骨架，如：SiO2。 助熔剂：促进瓷釉中难熔组分熔融，如：B2O3、Na2SiF6。 密着剂：促进瓷釉与金属牢固结合，如：Sb2O3、NiO。 乳浊剂：散射光线获得不透明乳浊釉，如：TiO2、ZrO2。 3.2.2 瓷釉的基本成份 着色剂：引入着色离子，如：NiO 、 Co3O4、CuO。 3.2.3 釉浆配制 釉浆：将玻璃熔块与添加物粉碎混合制成。 电解质、 粘土、水 目标 制成具有一定稠度且适宜涂搪的胶体系统！ 3.2.4 涂搪与烧成 涂搪方法 （1）按釉料状态：湿法/干法 （2）按操作方法：手工/机械/电泳 烧成 ——密着反应 铁坯 瓷釉 400 ℃ H2O H2O H2O H2O 400~600 ℃ O2 O2 O2 O2 ：关键步骤是底釉的烧成 FexOy 600 ℃~烧成温度 ——密着金属 ——FexOy 相同载荷下不同薄膜压痕的SEM图像 弯曲法测涂层质量 拉伸法测涂层与基体结合力 剪切法测涂层/基体结合力 * * * * 第 3 章 热喷涂与搪瓷 本章重点： 热喷涂技术的涵义、分类，及涂层结合机理。 搪瓷釉的基本成份、作用，及与金属基体的密着反应的机理。 3.1 热喷涂 什么是热喷涂技术？ 利用热源（火焰、电弧、等离子弧等）将喷涂材料加热至熔化或半熔化状态，借助焰流动力或外加高速气流雾化后，喷射到经过预处理的工件表面，形成牢固涂层的工艺方法。 3.1.1 热喷涂技术的特点 适用范围广：采用热源的温度范围宽，涂层材料可覆盖所有固态工程材料。 工艺灵活可控：施工对象的尺寸和形状不受限制，厚度从几十微米到几毫米。 工件受热影响小：不会影响基材的组织和性能，可在纸张、塑料等表面喷涂。 产率高：每小时喷涂数千克至数十千克涂料，施工时间短。 大面积长效防护技术 3.1.2 热喷涂的用途 钢结构电弧喷锌防腐 防腐方法 防腐寿命（年） 油漆涂装 1~3 电镀锌 3~8 热浸镀锌 10 电弧喷锌 30 葛洲坝船闸闸门喷锌工程 修复与强化大型设备与关键零部件 转子外圆的磨损修复与强化 通过喷涂陶瓷、合金等涂层，可提高工件表面耐磨性，并改善抵御高温、腐蚀、热加工变形等能力。