表面涂层技术有哪些种类 表面涂层技术的优缺点
导语:表面涂层技术有哪些种类?喷涂技术是一种广泛应用的表面涂层方法,并且它利用喷枪或喷涂设备将涂料均匀地喷涂在物体表面,形成一层保护性的涂层,喷涂技术具有操作简便、涂层均匀、适应性强等特点,适用于各种材质和形状的物体,下面就去看看表面涂层技术的优缺点吧!
表面涂层技术有哪些种类
化学
表面涂层技术的种类繁多,大体上可以分为化学气相沉积和气相沉积两大类。其它的表面涂层技术是这两大类的派生或这两大类的渗透和发展。化学气相沉积是19世纪末开始发展起来的,到了本世纪50年代,德国首先用化学气相沉积碳化钛(TiC)硬质薄膜获得成功,标志着这项技术进入实用化阶段。随后一批用化学气相沉积生产的TiC、TiN、Al2O3硬质表面涂层相继在工业上得到了广泛的应用。
日本80年代在国际上首先用化学气相沉积生成金刚石薄膜很有发展前途:硬度高可用作耐磨表面涂层;高导热性和高绝缘性可作为超大规模集成电路的基底材料;掺杂后具有半导体性质,是难得的高温半导体。但是,化学气相沉积一般必须在900摄氏度~1000摄氏度的高温下进行,使它的应用受到一定的限制。物理气相沉积又有真空镀膜、离子溅射沉积和离子镀三种基本形式。
真空镀膜是在10-5~10-6乇真空条件下,用电子束等加热材料使之蒸发成为气相的原子或分子沉积到工件的表面,生成一个新的沉积层。真空镀膜的不足之处是沉积的表面涂层与基体材料的结合力比较差,而且对一些难熔金属的气相沉积也有一定的难度。离子镀是在真空镀膜的基础上再加上等离子体激活,即在工件上加上1千伏~5千伏的负电压,通入工作气体(常用氩气),真空室内的压强由10-3~10-6乇上升到2×10-1~5×10-2乇。
在电场作用下,工作被电离,产生辉光放电,在工件周围形成一个等离子体区,气相沉积的粒子经过等离子区时,也会被电离成离子,在负电压的作用下加速飞向工件表面,形成表面涂层。离子溅射沉积是以氩气为工作气体,真空室的压强保持在10-1~10-2乇在靶上加几百到几千伏的负电压,在电场的作用下,工作气体电离成为离子并轰击靶材料,利用溅射效应将靶材料的原子或分子溅射到工件表面上,从而形成表面涂层。
化学
表面涂层技术的优缺点
表面涂层技术是一种重要的材料加工手段,它通过在基体材料表面形成一层附着层来提高材料的物理、化学性能,包括耐磨损、耐腐蚀性和美观性等。这种技术在现代化工生产和制造业中得到了广泛应用,为新材料、新产品的开发提供了思路。表面涂层技术主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、电化学沉积等方法。
表面涂层技术的优点主要包括:
提高材料性能:通过在材料表面形成一层附着层,可以显著提高材料的硬度、强度、耐蚀性等性能。例如,在模具加工中采用氮化物涂层可以提高模具表面硬度,延长模具寿命。
改善材料性能:在机械制造领域,如齿轮、轴承等零部件制造时,采用氮化物、碳化物、氧化物等涂层可提高其抗磨损性和抗疲劳性。
提高光电器件性能:在电子领域中,如光学元件的制造中采用重离子束沉积技术,可以形成具有复杂、多层次结构的薄膜,大大提高光电器件的性能。
表面涂层技术的缺点则包括:
成本问题:某些涂层技术,如物理气相沉积和化学气相沉积,可能需要昂贵的设备和复杂的操作过程,增加了成本。
环境问题:某些涂层技术可能涉及使用有害物质或产生有害排放,对环境造成不利影响。
适用性限制:不同的涂层技术适用于不同的材料和用途,选择不当可能导致涂层效果不理想或无法达到预期的防护效果。