涂层与基体金属附着力的研究进展_宋玉苏

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涂层与基体的结合方式

涂层与基体的结合方式
涂层本身的性质主要包括涂料的成分、粘附剂的种类、固化剂的类型、涂层厚度等。

涂层的成分越接近基体的成分，涂层与基体的结合力就越强。

同时，涂层中的粘附剂和固化剂也是影响涂层与基体结合力的重要因素。

通常情况下，使用相同类型的粘附剂和固化剂可以实现更好的涂层附着。

基体表面的处理方式也对涂层与基体的结合力产生重要影响。

对于金属基体，表面处理主要包括打磨、喷砂、化学处理等。

这些处理可以增加基体表面的粗糙度，提高涂层的附着力。

对于非金属基体，表面处理主要是清洗和去除表面污垢。

清洗可以消除表面污垢，减少涂层与基体之间的障碍，提高涂层与基体的附着力。

除此之外，涂层与基体的结合方式还受到环境因素的影响。

例如，高温、潮湿、化学物质的存在等都可能对涂层与基体的附着力产生影响。

综上所述，涂层与基体的结合方式是一个复杂的过程，涂层本身的性质和基体表面的处理方式都对涂层与基体的结合力有着重要的
影响。

了解这些因素有助于提高涂层与基体的附着力，从而实现更好的涂层保护效果。

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SiO_2薄膜在金属基体表面防护领域中的进展

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金属基复合材料涂层

金属基复合材料涂层金属基复合材料涂层是一种在金属表面上形成的一层涂层，通常由多种材料组成，旨在提供金属材料更高的性能和保护。

金属基复合材料涂层既可以提高金属材料的耐蚀性，也可以改善其机械性能和耐磨性，从而延长金属材料的使用寿命和降低维护成本。

金属基复合材料涂层的制备过程包括底材表面处理、涂层制备和涂层后处理等步骤。

首先，底材表面处理是非常关键的一步，它可以通过清洁、打磨、去氧化等方式，确保底材表面光滑清洁，提高涂层附着力。

接着是涂层的制备，涂层通常由基体材料和弥散相组成，基体材料可以是金属、陶瓷或聚合物等，弥散相用于改善涂层的性能，如增强强度、提高导热性等。

最后是涂层后处理，包括固化、烧结、热处理等步骤，以确保涂层结构稳定、致密，达到期望的性能要求。

金属基复合材料涂层在工业领域有着广泛的应用。

例如，在航空航天领域，金属基复合材料涂层可以提高航空发动机的耐高温、耐腐蚀性能，从而提高发动机的工作效率和寿命。

在汽车制造领域，金属基复合材料涂层可以增加汽车零部件的耐磨性，延长其使用寿命。

在海洋领域，金属基复合材料涂层可以提供船舶部件更好的防腐蚀性能，抵御海水的侵蚀。

金属基复合材料涂层的发展趋势是朝着高性能、环保、智能化方向发展。

未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，金属基复合材料涂层的性能将会得到进一步提升，涂层制备技术将变得更加智能、高效。

同时，随着环保意识的不断提升，金属基复合材料涂层的制备过程将会更加环保，减少对环境的影响。

综上所述，金属基复合材料涂层是一种具有广泛应用前景的先进材料，它可以提高金属材料的性能和使用寿命，满足不同领域对材料性能的需求。

随着技术的不断进步和创新，相信金属基复合材料涂层将会在未来发展中扮演更加重要的角色。

化学溶液法涂层导体金属基带表面优化研究进展

第28卷第2期2021年2月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.282021 No.2化学溶液法涂层导体金属基带表面优化研究进展孙梅娟，韩修林，唐义甲（阜阳师范大学物理与电子工程学院，安徽阜阳 236037）摘要：第二代高温超导YBCO 带材具有优异的无损电传输性能，是当前实用化超导材料研究的热点之一。

YBCO 超导带材的关键是实现双轴织构，在常用的3种双轴织构技术中，IBAD（离子束辅助沉积技术）由于织构度高、金属基带成本低、生产效率高而被广泛使用。

有研究资料表明，金属基带表面的平坦程度直接影响IBAD-MgO 薄膜织构。

因此，为获得织构优良的IBAD-MgO 薄膜，必须对金属基带表面进行平坦化处理。

化学溶液法对金属基带进行平整化是近几年新兴的金属基带表面优化方式，具有低成本、高效率、材料利用率高、易于产业化和环境友好等优势，已成为各国科学家研究的热点。

本文系统地介绍了化学溶液法的发展历史、原理，以及近几年国际上主流研发单位的最新研究进展。

关键词：涂层导体；溶液沉积平整化；非晶氧化物薄膜；离子束辅助沉积中图分类号：O611.6 文献标志码：AResearch Progress in Optimization of Metallic Substrate Surfaceby Chemical Solution MethodSun Meijuan ，Han Xiulin ，Tang Yijia（School of Physics and Electronic Engineering, Fuyang Normal University, Anhui, Fuyang, 236037,China）Abstract：The second generation high-temperature superconducting YBCO tapes is one of the hot topics in the research of practical superconducting materials due to its lossless power transmission quality. The key issue for high performance YBCO su-perconductors is the realization of biaxial texture. Among the three commonly used techniques for fabrication of biaxially-textured buffers, IBAD (ion beam-assisted deposition) is widely used due to its high texture, low cost, and high efficiency. Researches show that, excellent biaxially textured MgO film can only be obtained on atomic level flat metal substrate. Therefore, it is significant to polish the surface of the metal substrate. The chemical solution method is a new route to planarize substrates in recent years, which has attached more and more attention over the world, for its low cost, high efficiency, high material utilization, easy industrialization and environmental friendliness characteristics. This paper reviews the development history and principles of chemical solution method, as well as recent research progress of international mainstream R&D units systematically.Key words：coated conductor；solution deposition planarization；amorphous oxide film；ion beam-assisted depositionDOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2021.02.005文章编号：1671-1041(2021)02-0019-04收稿日期：2020-11-03基金项目：安徽省高校自然科学重点项目（KJ2019A0522）；光电材料科学与技术安徽省重点实验室开放课题（OMST201907）。

新型金属材料表面涂层技术的研究与应用

新型金属材料表面涂层技术的研究与应用随着人类科技不断的提升，新的材料、新的科技层出不穷。

在工业领域中，新型金属材料表面涂层技术是近年来的一个重要研究方向。

这种技术旨在改善金属材料的表面性能，延长其使用寿命，增加其使用价值，以满足各个领域的各种需求。

一、新型金属材料表面涂层技术的发展历程新型金属材料表面涂层技术始于上世纪七十年代，随着科技的不断发展，今天我们已经可以通过化学方法、物理方法、生物方法等多种方式来进行表面涂层。

这些方法的应用范围包括各种金属材料，例如铝、镁、钛、锌、铁、铜等，使其在各领域得到了广泛的应用。

二、新型金属材料表面涂层技术的应用领域新型金属材料表面涂层技术作为一个综合性、多学科、多层次的科技领域，其应用领域较为广泛。

例如：1.航空航天领域：飞机、火箭航天器等机械结构的表面涂层可以大大提高其耐腐蚀性、耐磨损性和耐高温性能，以满足飞行器在极端环境下长期使用的要求。

2.汽车制造领域：汽车表面涂层能够保护汽车的金属材料，防止氧化、腐蚀和磨损，同时也能提高其外观质量，使其更美观，更耐用。

3.生物医学领域：通过特殊涂层将人造器官与人体组织接触表面进行改善，可降低排异反应概率，并提高医用材料的生物相容性。

4.电子领域：总所周知，电子产品的重要构成部分就是各种金属材料，通过表面涂层技术，可以大大提高电子产品的耐磨性、耐腐蚀性以及导热性能等。

三、新型金属材料表面涂层技术的未来发展随着科技不断进步，新型金属材料表面涂层技术将越来越受到重视。

随着国家对环保和可持续性发展的高度重视，绿色表面涂层也将成为未来的发展趋势。

在未来，新型金属材料表面涂层技术的研究方向有很多，例如针对高温、高紫外线波长、高电磁干扰等恶劣环境下的耐蚀性、耐磨性、抗高温、防辐射涂层的研究和开发，以及表面纳米级别的处理技术等方面的研究。

总之，新型金属材料表面涂层技术的研究和应用不仅关系到现代工业的发展，更是对人类科技的推动。

相信在未来的不远深远，这一领域的科技水平将不断得到提升。

金属材料行业中的表面涂层技术优化方法探讨

金属材料行业中的表面涂层技术优化方法探讨引言：表面涂层技术在金属材料行业中扮演着重要的角色。

它不仅可以增强金属材料的耐腐蚀性能，延长使用寿命，还能提供美观的外观和改善其功能。

然而，表面涂层技术的优化方法至关重要，以确保涂层的质量和性能得到最大程度的提升。

本文将探讨金属材料行业中的表面涂层技术优化方法，并提出一些可行的解决方案。

1. 选择合适的涂层材料和工艺在表面涂层技术中，选择合适的涂层材料和工艺是至关重要的。

涂层材料应具有良好的附着力、耐腐蚀性和耐磨损性能。

同时，涂层工艺应与金属材料的特性相匹配，以确保涂层的质量和性能达到要求。

2. 表面预处理在涂层之前，对金属材料表面进行适当的预处理非常重要。

常见的表面预处理方法包括清洗、抛光、酸洗等。

这些预处理步骤可以去除金属材料表面的污垢、氧化物和其他杂质，从而提高涂层的附着力和一致性。

3. 控制涂层的厚度和均匀性涂层的厚度和均匀性是决定涂层性能的关键因素。

过薄的涂层会导致附着力不足，而过厚的涂层可能会导致应力集中和涂层剥落。

因此，在涂层过程中，应采取适当的措施来控制涂层的厚度和均匀性，如使用合适的涂层设备和工艺参数。

4. 精确的涂层结构设计涂层的结构设计可以通过控制不同材料的组成、层厚和顺序来实现。

例如，采用多层涂层结构可以提高涂层的耐磨损性能和抗腐蚀性能。

此外，添加特定的功能层，如硬质涂层、耐高温涂层等，可以改善涂层的特定性能。

5. 优化涂层后处理涂层后处理是确保涂层达到最佳性能的重要步骤。

常见的涂层后处理方法包括热处理、表面处理和光学加工等。

这些后处理方法可以改善涂层的结晶性、致密性和光学性能，从而提高涂层的性能。

6. 质量控制和检测在表面涂层技术中，质量控制和检测是确保涂层质量的关键环节。

通过采用合适的质量控制和检测方法，如拉力测试、显微镜观察、厚度测量等，可以对涂层的质量进行准确的评估和监控。

7. 持续改进和创新表面涂层技术是一个不断发展和创新的领域。

金属材料表面涂覆技术的研究与应用

金属材料表面涂覆技术的研究与应用随着工业技术的不断发展，金属材料的表面涂覆技术得到了广泛的应用。

这种技术通过在金属表面涂上一层其它材料，可以起到保护、防腐、美化等多种效果。

同时，涂覆技术还可以改变材料的表面性质，使其具备更多的功能。

因此，金属表面涂覆技术已经成为现代工业中必不可少的技术之一。

一、涂覆技术的种类金属材料表面涂覆技术包括多种，其中最常见的包括电镀、热喷涂、物理气相沉积等。

这些技术各有优缺点，可以针对不同的涂覆要求进行选择。

1. 电镀技术电镀是最传统，也是最常见的一种涂覆方式。

该技术通过在金属表面施加电场，使金属离子在电极上析出，并在金属表面上形成一层覆盖。

该技术可以涂覆多种不同的材料，包括黄铜、锌、铬等，常用于制造珠宝首饰等物品。

2. 热喷涂技术热喷涂技术是利用高温将涂覆材料喷向金属材料表面的技术。

该技术可以涂覆各种涂料，包括陶瓷、金属、聚合物等。

该技术具有成本低、成型性好等优点，常用于制造飞机、汽车等大型工程。

3. 物理气相沉积技术物理气相沉积是将涂覆材料在高温高真空下，从源头释放，喷射到加热的基材上的技术。

其优点是可以制备高生长速度、低污染的涂层，常用于制造微电子、太阳能电池等科技产品。

二、涂覆技术的应用金属材料表面涂覆技术的应用非常广泛，其中最常见的是在工业领域。

下面列举几个具体的应用：1. 镀铬技术镀铬技术是电镀技术的一种，其主要是将一层铬涂覆在金属表面上。

该技术可以改变金属的外观，让其变得亮丽。

常用于制造家具、汽车零件等。

2. 热喷涂技术热喷涂技术可以应用于汽车、飞机等行业，因为其能够在严苛的工作环境下保护机器零件不受磨损、腐蚀等因素的影响。

3. 物理气相沉积技术物理气相沉积技术可用于生产太阳能电池板、显示器和LED等电子产品。

因为它可以制造薄、高效的电子涂层，有着独特的应用价值。

三、结论金属表面涂覆技术在现代工业中具有广泛的应用，可以增强材料的性能、改善工作环境、美化外观等多种效果。

硬质合金激光改性协同仿生微织构对硼掺杂金刚石涂层性能的影响

表面技术第52卷第7期硬质合金激光改性协同仿生微织构对硼掺杂金刚石涂层性能的影响苏泽彬，向道辉，李艳琴，彭培成，张志强，高国富，赵波，张智鹏（河南理工大学机械与动力工程学院，河南焦作 454000）摘要：目的研制应用于超精密加工领域的高性能金刚石涂层，探究硬质合金基体表面激光微织构对硼掺杂金刚石（BDD）涂层沉积质量的影响，分析不同类型的仿生微织构对基–膜结合强度、工具切削性能的改善效果及原因。

方法在硬质合金表面使用激光脉冲制备不同类型的仿生微织构，并通过热丝化学气相沉积（HFCVD）法在刀具表面沉积BDD涂层。

采用数显洛氏硬度计（HRS-150）、超景深三维显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、白光干涉表面轮廓仪、拉曼光谱（Raman）对样品进行表征。

通过压痕试验及铣削试验研究涂层的附着强度和刀具的切削性能。

结果激光微织构边缘发生表面硬化。

激光微织构区域沉积BDD涂层后，基体表面缺陷显著降低，织构内部金刚石晶粒更密集，沉积质量提升，三角织构（TT）边缘的金刚石颗粒堆积坡度最缓，不同类型的织构化BDD涂层的粗糙度、金刚石纯度、切削性能及附着强度均不同，涂层附着力与表面硬度呈正相关。

硼掺杂三角织构（BDTTD）涂层刀具具有最佳的切削性能。

结论织构边缘和内部具有更高的金刚石二次成核率和沉积质量。

织构的存在可以提升BDD涂层的附着强度和刀具性能，并且织构边缘的涂层附着力最强，这些得益于激光烧蚀及仿生微织构对硬质合金表面的硬化及对BDD涂层内在缺陷的修复。

关键词：HFCVD；硼掺杂金刚石；仿生微织构；激光；切削性能；涂层附着力中图分类号：TG178 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)07-0384-13DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.07.035Effects of Laser Surface Modification of Cemented Carbide and Bionic Microtexture on Properties of Boron-doped Diamond CoatingsSU Ze-bin, XIANG Dao-hui, LI Yan-qin, PENG Pei-cheng, ZHANG Zhi-qiang,GAO Guo-fu, ZHAO Bo, ZHANG Zhi-peng(School of Mechanical and Power Engineering, Henan Polytechnic University, Henan Jiaozuo 454000, China)收稿日期：2022–07–05；修订日期：2022–08–23Received：2022-07-05；Revised：2022-08-23基金项目：河南省科技攻关项目（222102220005）；国家自然科学基金（51975188）Fund：Department of Science and Technology of Henan Province (222102220005); The National Natural Science Foundation of China (51975188)作者简介：苏泽彬（1997—），男，硕士研究生，主要研究方向为精密超精密装备及表面技术。

硅烷偶联剂预处理对q235钢表面聚偏氟乙烯涂层性能的影响

【表面技术】DOI: 10.19289/j.1004-227x.2020.02.003 硅烷偶联剂预处理对Q235钢表面聚偏氟乙烯涂层性能的影响赵玥*，张瑞景，李和肖（唐山学院环境与化学工程系，河北唐山063000）摘要：先采用KH-560硅烷偶联剂体积分数不同的硅烷溶液处理Q235钢，再制备聚偏氟乙烯(PVDF)防腐涂层。

研究了KH-560体积分数对硅烷溶液水解率及PVDF涂层的表面形貌、疏水性和耐蚀性的影响。

结果表明，采用KH-560体积分数为9%的硅烷溶液预处理Q235钢后制备的PVDF涂层表面疏水性较强，在400 °C内具有较好的热稳定性，硬度为5H，耐弯曲性、耐酸碱性、耐盐水性(14 d)均优于未采用硅烷溶液处理的O235钢上涂覆的PVDF涂层。

关键词：碳钢；硅烷；预处理；聚偏氟乙烯涂层；疏水性；热稳定性；耐蚀性中图分类号：TG174.4 文献标志码：A 文章编号：1004 – 227X (2020) 02 – 0073 – 05Effect of pretreatment with silane coupling agent on properties of polyvinylidene fluoride coating on Q235 steel surface // ZHAO Yue*, ZHANG Ruijing, LI HexiaoAbstract: Q235 steel was pretreated using silane solutions with different volume fractions of KH-560 initially, and then coated with polyvinylidene fluoride (PVDF) coatings. The effect of volume fraction of KH-560 on the hydrolysis rate of silane solution, as well as the surface morphology, hydrophobicity, and corrosion resistance of PVDF coating were studied. The results showed that the PVDF coating prepared on the Q235 steel pretreated with a 9vol.% KH-560 solution had strong hydrophobicity, good thermal stability below 400 °C, a hardness of 5H, and better resistance to bending, acid, alkali, and saline (14 days) as compared with that prepared on the unpretreated Q235 steel.Keywords: carbon steel; silane; pretreatment; polyvinylidene fluoride coating; hydrophobicity; thermal stability; corrosion resistanceFirst-author’s address: Department of Environmental and Chemical Engineering, Tangshan University, Tangshan 063000, China随着我国能源需求量的不断增大，对化工用管道、储槽、阀门、热交换器等的需求越来越大，但若这些化工设备防护不当，会因金属腐蚀而造成危险化学品泄漏事故，甚至引起爆炸和火灾，造成国民经济损失。

涂层与基体金属附着力的研究进展

涂层与基体金属附着力的研究进展涂层与基体金属附着力的研究进展涂层与基体金属附着力的研究进展摘要阐述了涂层与金属间的附着力理论的研究进展，明确了涂层附着力的内涵、附着力与有机涂层下金属腐蚀的关系以及涂层附着力研究中应该注意的问题，特别是总结了近年来有关涂层/金属化学键作用的研究现状。

关键词附着力涂层基体金属金属表面涂装效果的好坏，除了与基体金属和涂料本身的性能有关外，也与涂装的工艺性能有直接联系。

在这些工艺性能中，起决定性作用的是涂层与基体的附着力(adhesion)。

这种界面附着力的大小问题，不仅仅涉及到涂层防腐蚀领域，而是与所有金属与非金属材料的界面作用有关，如：粘接、复合材料、表面处理、印刷、摩擦与磨损、润滑等，为此，深入地认识研究金属和高分子界面的粘附力是十分必要和迫切的。

涂层附着力的含义附着力(粘附力)的实质是一种界面作用力，涂层的附着力则有其特殊性［1］，有机涂层的附着力应该包括两方面：首先是有机涂层与基体金属表面的粘附力(adhesion)，其次是有机涂层本身的凝聚力(cohesion)。

这两者在涂层防护的整个体系中是缺一不可的。

在涂层的有效期内，涂层都必须牢固地附着在基体表面，附着力强度越大越好；同时涂层的凝聚力也是非常重要的，涂层必须形成致密牢固连续的膜层，才能起到良好的阻挡作用。

两个方面缺一不可，附着力不好，再完好的涂层也起不到作用；而涂层本身凝聚力差，则漆膜容易龟裂。

这两者共同决定涂层的附着力，构成决定涂层保护作用的关键因素。

附着力与涂层保护性能的关系附着力与涂层保护性能的密切关系，主要是由附着力与有机涂层下金属的腐蚀过程决定的。

有机涂层下金属的腐蚀主要是由相界面的电化学腐蚀引起的，附着力的好坏对电化学腐蚀有明显的影响。

首先良好的附着力能有效地阻挡外界电解质溶液对基体的渗透，推迟界面腐蚀电池的形成；其次牢固的界面附着力可以极大地阻止腐蚀产物——金属阳离子经相间侧面向阴极区域的扩散，这些阳离子扩散是为了平衡阴极反应所生成的带负电荷的氢氧根离子。

提高金属涂层与有机基材附着力的表面改性研究

提高金属涂层与有机基材附着力的表面改性研究霍纯青，桑利军，陈强*，岳蕾，付亚波北京印刷学院印刷包装材料与技术北京市重点实验室，北京大兴，102600摘要利用等离子体技术在有机玻璃(亚克力版)上完成金属铝的膜层制备，进行了膜层表面的光泽度、附着力和耐腐蚀性等研究。

实验发现采用磁控溅射制备的金属Al膜的光泽度非常好，镀层为镜面光洁。

而为了提高耐腐蚀性，在金属膜上镀了一层硅薄膜，结果对Al膜的光泽度没有影响。

同时，根据国家标准，在配制10％的NaOH溶液中进行耐腐蚀性测试，结果表明铝膜表面没有任何被腐蚀的现象产生，薄膜耐腐蚀性能良好。

但是金属薄膜在有机基材上的附着力较差，为此进行了利用Ar、O2等离子体对有机玻璃表面进行清洗，其目的一是对表面进行清洗，以除去其表面附着的杂质污染物；其次等离子体轰击使表面变得更粗糙，有利于提高其对金属膜的附着力；此外在薄膜表面添加过渡层，即在镀膜之前先在基材上镀一层其他材料，然后再镀金属膜。

实验发现环氧材料和SiO2作为过渡层，薄膜的附着力显著提高。

关键词等离子体应用；磁控溅射；附着力The study of adhesive between Al layer on PMMA surface by plasma treatment ABSTRACT: Using magnetron sputtering reactor technology metal coatings such as Al was deposited on the surface of PMMA. In this process, we have explored the brightness, anti-corrosion and adhesion of the Al coatings. It is found that the film is very brightness as a mirror. The nano-scale deposited silicon oxide layer on Al surface for anti-corrosion propose did not decay the brightness. The anti-corrosion experiment, by the national standard of immersion in 10% NaOH solution for 1min, demonstrated no corrosive phenomena. However, the adhesion between metal coating and PMMA is relatively small. So lots of works were done for this propose. Firstly, we used Ar and O2 plasma to clean PMMA surface, in which plasma can clean and remove the impurity from the surface besides the roughness by the radical bombardment. Then we coated a transition layer on the surface before deposition the metal. We found that transition layer of epoxy and SiO2 can improve the adhesion notably. At the same time, there is still one problem we should pay attention the transition layer may affect the coating brightness and endure ability.1.前言有机玻璃化学名为聚甲基丙烯酸酯（PMMA），由于它具有良好的电绝缘性能、化学稳定性和耐老化性，常温下有较高的机械强度及良好的抗潮湿性能，并且质量轻，易于加工，透光率高，因此在仪器、仪表零件、汽车配件、工艺制品和电器绝缘材料等方面得到广泛应用[ 1 ]。

金属基复合涂层研究现状和进展

金属基复合涂层研究现状和进展袁帅;李柏男;孙松;杨启锐;叶璨;张梦雨;王辛【摘要】近年来,航空航天以及空间技术都得到了快速的发展,然而其苛刻的工作环境逐步超过了润滑油的使用极限,使得传统润滑方式难以满足日益增长的使用要求,具有自润滑性能的金属基复合涂层逐步展现其独特的优势.文中在综合复合涂层文献资料的基础上,提出了目前制备涂层存在的问题以及发展前景.【期刊名称】《机械工程师》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】2页(P112-113)【关键词】复合涂层;原位增强;激光熔覆;超音速等离子喷涂【作者】袁帅;李柏男;孙松;杨启锐;叶璨;张梦雨;王辛【作者单位】南京工程学院材料工程学院,南京 211167;南京工程学院材料工程学院,南京 211167;南京工程学院材料工程学院,南京 211167;南京工程学院材料工程学院,南京 211167;南京工程学院材料工程学院,南京 211167;南京工程学院材料工程学院,南京 211167;南京工程学院材料工程学院,南京 211167【正文语种】中文【中图分类】TH117.2原位自生金属基复合材料具有与金属基体良好的浸润性和结合强度的特点，具有广阔的应用前景和发展空间，并成为近年来材料领域研究的热点之一。

目前，原位自生颗粒增强金属基复合材料涂层的相关理论和实践研究主要涉及到激光熔覆技术、电子熔覆技术、等离子喷涂熔覆技术和电磁感应熔覆等几种常见方法。

感应熔覆原位合成技术的核心问题是合金粉末成分的最佳配比和球磨时间的最优时长的选定。

在机械球磨过程中，伴随着粉末颗粒之间不断地接触、碰撞、破碎和冷焊等循环过程的反复进行，合金粉末在此过程中不断地得到细化。

一方面，组元颗粒的细化、形变使得大量的缺陷及应变不断被引入，元素的扩散激活能也显著降低，粉末的变形能不断提高，这大大提高了粉末活性；另一方面，由于颗粒的不断细化，粉末颗粒与外界接触的面积越来越大，即表面密度显著增加，原子的扩散距离缩短，并形成了无数的扩散/反应偶。

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涂料与涂装涂层与基体金属附着力的研究进展海军工程学院化学教研室(武汉430033)　宋玉苏　姚树人摘　要　阐述了涂层与金属间的附着力理论的研究进展,明确了涂层附着力的内涵、附着力与有机涂层下金属腐蚀的关系以及涂层附着力研究中应该注意的问题,特别是总结了近年来有关涂层/金属化学键作用的研究现状。

关键词　附着力　涂层　基体金属1　引　言金属表面涂装效果的好坏,除了与基体金属和涂料本身的性能有关外,也与涂装的工艺性能有直接联系。

在这些工艺性能中,起决定性作用的是涂层与基体的附着力(adhesio n)。

这种界面附着力的大小问题,不仅仅涉及到涂层防腐蚀领域,而是与所有金属与非金属材料的界面作用有关,如:粘接、复合材料、表面处理、印刷、摩擦与磨损、润滑等,为此,深入地认识研究金属和高分子界面的粘附力是十分必要和迫切的。

2　涂层附着力的含义附着力(粘附力)的实质是一种界面作用力,涂层的附着力则有其特殊性[1],有机涂层的附着力应该包括两方面:首先是有机涂层与基体金属表面的粘附力(adhesion),其次是有机涂层本身的凝聚力(co hesion)。

这两者在涂层防护的整个体系中是缺一不可的。

在涂层的有效期内,涂层都必须牢固地附着在基体表面,附着力强度越大越好;同时涂层的凝聚力也是非常重要的,涂层必须形成致密牢固连续的膜层,才能起到良好的阻挡作用。

两个方面缺一不可,附着力不好,再完好的涂层也起不到作用;而涂层本身凝聚力差,则漆膜容易龟裂。

这两者共同决定涂层的附着力,构成决定涂层保护作用的关键因素。

3　附着力与涂层保护性能的关系附着力与涂层保护性能的密切关系,主要是由附着力与有机涂层下金属的腐蚀过程决定的。

有机涂层下金属的腐蚀主要是由相界面的电化学腐蚀引起的,附着力的好坏对电化学腐蚀有明显的影响。

首先良好的附着力能有效地阻挡外界电解质溶液对基体的渗透,推迟界面腐蚀电池的形成;其次牢固的界面附着力可以极大地阻止腐蚀产物——金属阳离子经相间侧面向阴极区域的扩散,这些阳离子扩散是为了平衡阴极反应所生成的带负电荷的氢氧根离子。

阳离子通过涂层向阴极扩散是一个相当缓慢的过程,附着力降低时,从相间侧面的扩散则容易得多。

曾经有文献报道[2],对于没有附着力的试样(涂层仅仅只是贴在基体金属上、四周密封的试样),其腐蚀界面呈现宏观分布的十分不连续的阳极区和阴极区,而对于附着膜试样,其上的阳极区面积则要小得多,说明附着力明显地影响了阳离子沿金属/涂层相间侧面的扩散。

4　附着力理论研究的进展涂层附着力的实质是一种界面作用力,和粘合、粘接力的本质是相同的,因此研究涂层附着力的理论和研究粘合粘接的理论基本相似。

当两表面彼此接近形成界面时,总是有物理的和化学的力在起作用,附着力强度是表面吸引程度的量度,从能量的角度考虑,形成附着力的过程是表面能降低的过程,附着力强度是润湿程度、两表面的相对表面力学能和润湿动力学的函数。

有关界面附着力或粘接力的理论研究有许多学说,如机械咬合粘接理论、静电理论、吸附理论、扩散理论、酸碱使用理论和化学键理论[3]等,目前尚未形成统一的理论体系,近年来有关这方面的发展,突出地表现在涂层/基体金属间化学键作用的研究上。

经典的附着力理论基本的出发点是范德瓦尔斯相互作用力[4]理论。

认为涂层与基体金属之间由于紧密接触,不同分子之间存在相互作用力,这些作用力绝大多数本质属于次价键力,包括范氏力和氢键。

随着研究工作的深入,特别是各种微观表面测试技术的发展,人们开始逐渐认识到,在涂层/金属界面作用中存在化学键的作用。

而且由于化学键的键能比次价键的键能要大得多,对界面的作用强度往往起决定性的影响。

同时这种作用对防止分子间的滑动和界面缺陷形成的裂纹扩展很有效。

这类发现无论在理论上还是实践上都具有很诱人的前景。

近十余年来,在粘合理论方面最重要的发现之一,就是对化学键粘合机理的肯定。

人们在大量的领域发现和证实了化学键作用的存在。

首先,开展了对偶联剂作用的研究,通过大量实验证实了硅烷类偶联剂分子结构中的R基团可以和有机化合物起化学反应,而-Si-(O H)3可以自缩合和玻璃上的Si形成化学键,这一过程发生了化学反应[5],这就表示将不同性质的两种物质以化学键粘接起来。

这在玻璃纤维增强塑料中已有广泛应用。

A.Miszcy k和H.Szalinska[6]在研究含玻璃鳞片的环氧涂料时,把硅烷作为附着力的促进剂使用,也取得了成功,其原因都是硅烷的化学键作用。

H Yama be[7]在环氧涂层与基体金属之间采用聚丙烯酸(P AA)进行处理,4种金属铁、铜、铝、锡表现了不同的结果,前3种金属与环氧涂层的附着力有显著的提高,而金属锡的附着力反而下降。

其原因是这两类金属具有不同类型的表面等电点(iso211999年9月材　料　保　护第32卷　第9期 elec tric point of surface)。

在前三种金属界面上,均生成了有效的离子键。

从快速付立叶反射红外光谱(RE-FT I R)中发现,P AA的羰基吸收峰发生了位移,三种金属均如此,证明聚丙烯酸结构上的羰基与金属发生了化学作用,导致其吸收峰向低波数方向移动,而金属锡结果表明,PA A的红外光谱没有发生变化,说明未与P AA起作用。

光电子能谱的研究也证实了这一点,三种金属(Fe、Cu、Al)的O(1S)结合能与本体相比,均发生了位移,其原因可能有两点。

首先是产生了盐类化合物,有较强的离子相间作用:在亲电性的金属离子和亲核的羧酸根离子间通过质子交换能形成离子键,烃基对水解层的扩散也会促进这种离子键作用。

另外也可能是由于形成了氢键,不管哪一种PA A均与金属基体发生了某种作用,同样,这种作用在锡金属表面是不存在的,所以其O(1S)结合能没有移动。

将三种金属暴露在PA A的蒸汽中,然后作金属表面的二次离子质谱,从谱图中可以发现羧酸盐的分裂峰,如COO Cu+(107)、COO Fe+(100)、COO Al+(71),说明P A A可以和基体金属直接作用。

因此用聚丙烯酸乳液预先处理涂装钢板,可以显著增加含玻璃鳞片环氧底漆与基体金属的附着力。

J.Y.Char meau和 E.Kient z[8]研究了某些表面活性剂对高分子膜与底材的剥离强度的影响。

利用180℃剥离试验检验剥离强度的变化,结果表明,表面活性剂的种类和浓度对剥离强度均有明显影响,另外试样的剥离速率对实验数据也有一定的影响,表面活性剂在适当的品种和浓度下,剥离强度呈现出极大值。

上述研究工作证实了化学键的存在,同时也说明了它们对涂层/金属附着力有重要影响。

但是化学键的形成必须满足一定的化学条件,不像次价键那样具有普遍性。

次价键中色散力虽然键能小,但键的密度大,总和仍然是可观的。

而化学键键能虽高,但只能在有限的活性原子与基团之间发生化学反应而成键。

化学键的密度受到表面活性原子与基团数量和化学活性的制约,和色散力的密度比较要小得多。

因此这两者共同作用,决定涂层附着力的大小。

5　涂层的湿附着力最后讨论涂层附着力的一个特殊问题:湿附着力。

严格来讲,涂层附着力应该是指涂装金属暴露在高湿环境或溶液中的附着力,俗称湿附着力(w et adh esion),即指将涂装金属置于介质环境后,表现出来的附着力[9]。

之所以要这样区分,主要是由于目前通用的一些测定涂层附着力的方法,大多测试的是干涂层体系的数值,这一数据与涂层的湿附着力是有区别的。

因为涂层与介质接触后,其附着力会发生一系列的变化,这些变化与涂层下界面金属的腐蚀有密切的关系,特别是水的去粘结作用(w ater disbo ndment)。

涂装试样暴露在水或高湿环境中,其附着力不可避免地会有所降低,但这种变化不会立即或紧接着导致完全的涂层剥离,往往存在一个中间的过渡状态。

在此阶段,当把涂层体系重新干燥后,附着力可能部分地重新获得。

曾经有文献报道[10],涂层在经历一轮浸泡/干燥后,附着力可降低为其原始值的15%,在经历了20轮后,却只降低了50%,这在涂料工艺中是一种实际经验。

林昌健等[11]用多重内反射红外光谱详细研究了介质中的水分子对涂层的渗透去极化作用,结果表明水进入界面使聚合物对金属基体的粘合键破坏。

同时,现代涂层体系已不仅仅只形成一层阻挡层,而是携带有许多各具功能的添加剂的综合载体,其中的耐蚀物质可以有效地阻止涂层下金属腐蚀的发生和发展,使附着力下降的中间过程维持相当长的时间,如有效的涂层缓蚀剂可以明显地延长涂层的使用期限。

另外在研究中我们发现,尽管缓蚀剂的效果勿用置疑,但是在对干涂层进行附着力测定时,使用划圈的方法,往往以不加缓蚀剂的原始试样的附着力最好,但并不能表明这种试样的耐蚀性优于缓蚀剂试样,在这种状况下,用开始测定的干涂层附着力的数值来衡量涂层的耐蚀性能,显然是不全面的。

所以,尽管附着力是决定涂层性能的主要因素,但是决不能简单地将两者划等号,因为附着力这种界面作用力的准确测定,本身就很困难,再加上附着力在涂层的实际使用过程中又可能发生变化,目前尚未有统一的附着力测试方法,应该针对不同的研究对象,选用合适的方法。

由上面的讨论可以看到,附着力与涂层的关系是十分密切的,但它们之间的联系又比较复杂,受到各种因素的影响和制约,许多问题仍然没有解决,这实际上也为我们今后的工作提供了许多发展点,相信在这方面的工作既是必须进行的,也是非常有意义的。

参考文献1　Paul S.Surface Coating∶Science&Tech nology.[s.l.]∶J ohn Wiley &Sons,1996.2　Poul S.Physical Ch emcial Interp retation of Paint Film Adh esion.J Coating Tech nology,1982,54∶6933　Allen K W.A Review of Contempo rary View of Theories of Adh e-sion.J Adh esion,1987,21∶2614　张开.高分子界面化学.北京∶中国石化出版社,1997.5　M iller J D,Ishida.Fundamental of Adh esion,Chap5.New York∶Plenu m Press,1990.6　Miscyk A,Sz alinska borato ry Evaluation of Epox y Coatings W ith an Adh esion Promoter by Im pedance.Prog Org Coat,1995,25∶2577　Yamabe H.S tabilization of th e Polymermetal Interface.Prog Org Coat,1996,28∶98　Charmeau J Y,Kien tz E.Adh esion of Latex films;Influence of Sur-factan ts.Prog Org Coat,1996,27∶879　Leidh eis er H,Funke W.W ater Dis bondment and W et Adhesion of Organic Coatings on M etals.JOCCA,1987(5)∶12110　Cowers K R,Scantlebury J D.The Influence on Corrosion of th e Ad-h esion of a Coating to M etal Subs trate.J OC CA,1987(3)∶6411　林昌健,魏挺.多重内反射红外光谱原位研究聚合物/金属界面水的动态行为.中国腐蚀与防护学报,1996,16(4)∶241(收稿日期　1999　06　03　责任编辑　魏兆军)22　Sep 1999 MATERIALS　PROTECTION V o l.32　N o.9MATERIALS　PROTECTIONISSN1001-1560 September　1999　Vol.32　No.9　Serial No.248 CONTENTS&ABSTRACTSBlackening of Electroless N i-P Alloy Deposit and Its Light Ca-pacityZheng Guozhen,Zheng Peng,W ang Defa ng(1)………………The paper deals with the pro cess o f black electro less N i-P a lloy coa ting and its light capacity.Th e results indica te tha t KM nO4-H2SO4oxidize system has g oo d results of bla ck finishing fo r the Ni-P allo y co ating.Th e black film w ith amo rpho us oxide mi-cro structure has g oo d unifo r mity and bla ckness and hig h ligh t absor ption capa city.Strengthening Mechanism of Amorphous Fe-P Alloy DepositY u Chunfu,Cui Yo ng zhi,Li Qing lun(3)………………………A str eng thened supe r hard Fe-P deposit wa s prepa red.And the str eng thening mechanism was studied by X RD and mo ssbauer spect ro sco py.Ef fect of Plating C onditions on HAP C ontent in Ni-HAP Com-posite DepositBai Xia ojun,Liu Hairo ng,Chen Zo ng zha ng(5)………………The elect ric cha rg es car ried by hydr oapatite par ticles in plating solutio n w er e inv estig ated.Th e effec t o f p H v alue,tempera ture and co ncentra tio n o f HA P par ticles in bath solutio n as w ell as cathodic curr ent de nsit y o n the HA P co ntent in composite de-po sit w as studied.Insoluble Anode for High Speed Zinc ElectroplatingLi Ling,Wa ng Xudong,Wu Zhilia ng et al(7)…………………The co mposition a nd fea tures o f the inso luble anode fo r hig h speed zinc pla ting a re described.Discussio ns a re also made o n the pr etrea tment of the anode,the effect o f io ns in the bath o n anodic destructio n rate and the mecha nism o f the anode dest ruc-tio n.Calculation of Solution C oncentrat ions of Intermittent Multi-stage Rinsing Tanks in Electroplating WorkshopLu Naizho ng(10)…………………………………………………Removal of Troublesomeness in Bright Acidic Copper PlatingY ua n Shipu(11)…………………………………………………Golden Anodizing of Stainless SteelLi Yuyu,Xie Zhiw ei,Li Qiao shen et al(12)……………………The optim um techno logical conditio ns fo r g o lden anodi zing o f stainless steel ar e inv estig ated by o rtho no r mal test.T he stain-less steel a ssumed brig ht go lden co lo r with g ood cor ro sio n r esis-tance a nd w ear resistance.Treatment of Waste Solution C ontaining Alkaline Etchant for A-luminum ExtrusionsLu Guimin,Liu X uesha n,X u Wenyo u et al(15)………………A new lime process ha s been adv anced fo r the tr eatment o f wa ste so lutio n co ntaining a lkaline etcha nt fo r a luminum ex tru-sions.T he pro cess is efficient and simple in o peration.The el-eminetio n r ate of aluminum ca n be97%and the r ecov er y o f Na O H abo ut80%.T he raw ma terial is cheap in co st and the by-products ca n also be utilized.Sealing of Colored Anodic Film of Aluminum and Its AlloyLi Zhenfang(17)…………………………………………………Eff ect of Anodizing Condit ions on Lustre of Aluminum Products Zhang Zhiqia ng(18)………………………………………………Eff ect of Cu2+on Electrocoloring and Corrosion Resistance of Anodic FilmGe W eng jun,Feng Chunx ia o(20)………………………………Adhesive Between Organic Coat ing and Metal SubstrateSong Yusu,Y ao Shuren(21)……………………………………The resea rch adv a nces o n adhesiv e betw een org anic co ating and metal substr ate a re summa rized.The implica tion of adhesiv e and the relation betw ee n adhesiv e and co r ro sion of me ta l unde rneath the coating ar e discussed.And the r ece nt dev elo pments o f co at-ing/metal chemica l bo nd actio n a re int roduced.An Investigation on Epoxy Modif ied Fluorocarbon ResinShi M ing de(23)…………………………………………………Selection and Applicat ion of Cooling Mode for Submerged Pump Zhou Yiezhu(24)…………………………………………………Application of Electrostatic Plastics Spraying Technique on Physical Exercise EquipmentsPang Liuyang(25)………………………………………………Several Methods for Metal Surface Cleanliness Inspect ion Zhang Dao ming,Han Huaisha n(27)……………………………Corrosion Prevention of NdFeB MagnetZhang Sho uming,Zou Y ongqia(28)……………………………The co rro sio n m echanism o f N bFeB mag net is desc ribed.Th e curr ent develo ping cor ro sion prev entiv e co ating tech no lo gies a nd its charact eristics a re sum ma rized and discussed.EIS Study of C arbon Steel in Weak Alkaline Passive SystemYa ng Cha ng zh u,Zhang J ingdo ng(31)…………………………Corrosion of Pipeline in Natural Gas Purifying StationY u Dunyi,Luo Zhey ua n,L uo Yi et al(33)……………………Phosphating Treatment of Clutch C oupling for Rust Prevention J in Ping(35)………………………………………………………Corrosion Prevention of Reinforced C oncrete Structure in Steel PlantZhang Jianr ong,Liang Yuduo(36)………………………………。