陶瓷表面改性技术
堇青石蜂窝陶瓷的表面改性
堇青石蜂窝陶瓷的表面改性刘艳春;王兆春;曾令可;朱文成;王慧;祝杰【摘要】通过酸腐蚀法和涂覆涂层法对堇青石蜂窝陶瓷载体进行表面改性，并采用孔径测定仪（ BET）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和能谱分析仪（EDS）分别测试了酸腐蚀法和涂覆涂层法对堇青石蜂窝陶瓷载体表面的改性效果。
结果显示，经酸预处理后的堇青石蜂窝陶瓷再涂覆改性氧化铝溶胶并在800℃煅烧之后，可以增加堇青石蜂窝陶瓷的介孔数量，从而提高堇青石蜂窝陶瓷的表面特性。
%The modification of cordierite honeycomb ceramics surface byacid corrosion and coating method was mainly studied in this paper. The cordierite honeycomb ceramics carrier surface modifica-tion effect was detected by BET,SEM,XRD and EDS,respectively. The results showed thatthe cordierit e honeycomb ceramics coating modified alumina sol after 800 ℃ calcination was beneficial to increase the quantity of cordierite honeycomb ceramics mesoporous,so as to improve the surface per-formance of cordierite honeycomb ceramics.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】6页(P1044-1049)【关键词】催化剂载体;堇青石蜂窝陶瓷;酸腐蚀法;涂覆涂层法【作者】刘艳春;王兆春;曾令可;朱文成;王慧;祝杰【作者单位】华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州 510640; 广州红日燃具有限公司，广东广州 510435;华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州510640;华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州 510640;华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州 510640;华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州 510640;华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州 510640【正文语种】中文【中图分类】O657.3;O657.62堇青石蜂窝陶瓷因其特有的性质而被广泛用作催化剂载体，但由于其采用挤压成型，并在1 300 ℃以上焙烧制得[1-2]，所以比表面积较小(一般小于1 m2/g)。
化学技术中常见材料的表面改性方法
化学技术中常见材料的表面改性方法引言：在现代科技的推动下，各种材料的表面改性技术得到了迅猛发展。
表面改性是指对材料表面进行物理、化学或生物学的处理，以改变其表面性质，增强其性能或实现特定功能的过程。
本文将介绍化学技术中常见的材料表面改性方法。
一、溶液法溶液法是最常见的表面改性方法之一。
它通过将材料浸泡在特定溶液中，使溶液中的成分与材料表面相互作用，从而改变其表面性质。
比如，将金属材料浸泡在酸性溶液中，可以去除表面的氧化层，获得更干净的表面。
此外，溶液法还可以利用离子交换的原理，将溶液中的某些金属离子沉积到材料表面，形成一层新的保护层，从而增强材料的耐腐蚀能力。
二、氧化法氧化法是一种常用的表面改性方法，适用于金属、陶瓷和非金属材料。
通过在材料表面形成氧化层，可以提高材料的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能。
比如，将铝材料经过氧化处理，可以在表面形成一层致密的氧化铝膜，保护内部铝材料不受环境气体的侵蚀。
三、涂覆法涂覆法是通过将特定材料涂覆在材料表面，形成一层薄膜来改变材料的表面性质。
这种方法广泛应用于涂料、防锈漆等领域。
例如，在汽车产业中，常使用聚合物涂料对汽车表面进行涂覆，以提供良好的耐候性和外观效果。
此外，涂覆法也可以利用功能性材料的特殊性质，如抗菌、防火等，为材料表面赋予特定的功能。
四、离子注入法离子注入是一种将离子注入到材料表面的方法，以改变其物理和化学性质。
这种方法常用于改善材料的表面硬度、抗磨损性和耐腐蚀性等。
通过选择适当的离子种类和注入条件，可以在材料表面形成致密的硬质层，提高材料的使用寿命。
离子注入方法广泛应用于金属、陶瓷、塑料等材料的表面改性。
五、等离子体表面改性法等离子体表面改性法是一种使用等离子体来处理材料表面的方法。
等离子体是由气体或气体混合物在特定条件下通过电离产生的带电粒子的集合体。
等离子体表面改性法可以通过等离子体的强氧化、改性和清洁作用，对材料表面进行物理、化学或生物学的处理。
氮化硅陶瓷件的表面处理与改性研究
氮化硅陶瓷件的表面处理与改性研究摘要：氮化硅陶瓷是一种重要的结构陶瓷材料，具有优异的耐磨损、耐高温、耐腐蚀等性能。
然而，由于其表面特性的限制，氮化硅陶瓷的应用受到一定的制约。
因此，研究氮化硅陶瓷件的表面处理与改性方法具有重要的理论和实践意义。
1. 引言氮化硅陶瓷作为一种新兴的结构陶瓷材料，具有很大的潜力应用于航空、能源、机械等领域。
然而，其表面性能的限制制约了其应用范围。
因此，对其进行表面处理与改性研究是提高氮化硅陶瓷性能的关键。
2. 表面处理方法2.1 化学处理化学处理是改善氮化硅陶瓷表面性能的一种常用方法。
其中，酸洗、电化学氧化等技术可以去除表面氧化膜，增加表面活性位点，提高陶瓷的界面结合强度。
此外，还可以通过溶胶-凝胶法、浸涂法等方法，在氮化硅陶瓷表面形成一层致密、均一的包覆膜，进一步提高其性能。
2.2 物理处理物理处理方法主要包括喷砂、磨削、抛光等。
通过这些方法，可以使氮化硅陶瓷表面获得一定的粗糙度，增加其表面积，提高陶瓷与环境的相互作用能力。
2.3 等离子体处理等离子体处理可以通过气体放电等方法，在氮化硅陶瓷表面形成氮化层、硅化物层等功能性薄膜，改善氮化硅陶瓷的摩擦、耐磨性能。
此外，等离子体处理还可以在氮化硅陶瓷表面形成纳米颗粒，增加陶瓷的界面黏附能力和表面硬度。
3. 表面改性方法3.1 表面涂层表面涂层是一种常用的表面改性方法。
通过在氮化硅陶瓷表面涂覆一层金属膜、陶瓷膜等材料，可以改变氮化硅陶瓷的化学性质和物理性质，提高其性能。
例如，涂覆氟碳树脂膜可以增加氮化硅陶瓷的耐腐蚀性能；涂覆钛膜可以提高氮化硅陶瓷的生物相容性。
3.2 离子注入离子注入是一种将外加离子注入到氮化硅陶瓷表面的方法，通过改变氮化硅陶瓷的表面组分和结构，实现对陶瓷性能的改善。
例如，通过注入铝离子可以形成硅氧化物和氮化铝的复合层，提高氮化硅陶瓷的磨损性能和导热性能。
3.3 表面合金化表面合金化是一种在氮化硅陶瓷表面形成金属和陶瓷元素的共晶或共析结构的方法。
氮化硅陶瓷件的表面涂层与改性研究
氮化硅陶瓷件的表面涂层与改性研究氮化硅陶瓷作为一种新型的高温结构材料，具有出色的力学性能、耐高温性能和耐磨损性能，因此在航空航天、汽车制造和化工等领域得到广泛应用。
然而，氮化硅陶瓷的一些缺点，如易吸湿、低抗裂性和较差的耐热震性能，限制了其进一步应用的发展。
为了克服氮化硅陶瓷的缺点，并提升其性能，研究人员开始关注表面涂层和改性技术。
表面涂层是通过在氮化硅陶瓷表面施加一层特殊涂层来改善其性能。
涂层可以增加氮化硅陶瓷的密封性、防腐蚀性和耐磨损性，同时减小摩擦系数和表面粗糙度。
目前，常用的表面涂层材料有硅酸盐、钛、氮化硅等。
这些涂层可通过化学气相沉积、物理气相沉积、溅射法等技术实现。
同时，改性技术也是改善氮化硅陶瓷性能的重要方法之一。
常用的改性技术包括导入添加剂、增强复合材料和应用纳米技术。
导入添加剂是将适量的其他材料添加到氮化硅陶瓷矩阵中，以改变其晶体结构和力学性能。
常用的添加剂有碳化硅、氮化铝和氧化物等。
增强复合材料是将氮化硅陶瓷与其他增强材料组合，以提高强度、韧性和耐磨性。
纳米技术的应用可以通过纳米颗粒、纳米涂层和纳米复合材料等方式，改善氮化硅陶瓷的性能。
对于氮化硅陶瓷的表面涂层研究，目前的研究主要集中在硅酸盐、钛和氮化硅涂层上。
硅酸盐涂层具有良好的粘附性、高温稳定性和耐磨损性，可提高氮化硅陶瓷的表面硬度和抗裂性能。
钛涂层具有较高的耐磨损性和良好的氧化防护性，可改善氮化硅陶瓷的高温稳定性和耐腐蚀性。
氮化硅涂层可增加氮化硅陶瓷的密封性和防腐蚀性能，同时降低其摩擦系数。
这些涂层的制备方法包括化学气相沉积、物理气相沉积和溅射法等。
对于氮化硅陶瓷的改性研究，导入添加剂是常用的方法之一。
碳化硅作为添加剂可提高氮化硅陶瓷的热震稳定性和抗裂性能。
氮化铝可提高氮化硅陶瓷的力学性能和高温耐磨性能。
氧化物添加剂可以在氮化硅陶瓷中形成稳定的氧化层，提高其耐腐蚀性能。
此外，纳米技术的应用也显示出潜力。
纳米颗粒的添加可以增加氮化硅陶瓷的密实性和硬度。
氧化处理技术在陶瓷材料表面耐高温性能改善中的应用分析
氧化处理技术在陶瓷材料表面耐高温性能改善中的应用分析陶瓷材料是一种广泛应用于工业领域的材料，其具有优异的耐高温性能，然而，随着工业发展的不断推进，对陶瓷材料的性能要求也越来越高，特别是在高温环境下的应用中，对材料的耐高温性能提出了更高的要求。
氧化处理技术作为一种常见的表面改性方法，在陶瓷材料的耐高温性能改善中得到了广泛的应用。
首先，氧化处理技术能够形成一层致密的氧化膜在陶瓷材料表面，提高了材料的表面光洁度和致密度。
在高温环境下，材料表面的氧化膜能够起到一定的隔热作用，减少了热量向内部的传导，从而提高了材料的耐高温性能。
此外，致密的氧化膜还能够降低材料表面的粗糙度，减少了表面的缺陷和微孔，提高了材料的抗氧化性和抗腐蚀性。
其次，氧化处理技术能够改变陶瓷材料的化学性质，提高其热稳定性和抗烧结性。
几乎所有陶瓷材料在高温下都会发生一定程度的烧结现象，导致材料的结构破坏和性能下降。
通过氧化处理技术，可以添加一些抗烧结剂，在材料表面形成一层熔点较高的氧化物膜，能够有效抑制材料的烧结过程，延缓材料的老化过程，从而提高了材料的热稳定性和抗烧结性。
再次，氧化处理技术还可以提高陶瓷材料的机械性能和耐磨性。
陶瓷材料通常具有较高的硬度和抗压强度，但其抗弯强度和韧性相对较差，容易发生断裂。
氧化处理技术能够在材料表面形成一层致密的氧化膜，有效防止材料发生断裂。
此外，氧化处理技术还能够改善陶瓷材料的耐磨性，降低表面的磨损速率，提高材料的使用寿命。
最后，氧化处理技术还可以改善陶瓷材料的界面性能，提高其与其他材料的耐高温接合性能。
在许多工业应用中，陶瓷材料常常需要与金属、玻璃等其他材料进行接合，在高温环境下要求接合界面的稳定性。
通过氧化处理技术，在陶瓷材料表面形成一层致密的氧化膜，能够提高材料的界面黏结强度和耐热震性，保证接合界面的稳定性。
总之，氧化处理技术在陶瓷材料表面耐高温性能改善中具有重要的应用价值。
通过形成致密的氧化膜，提高了材料的表面光洁度和致密度，改变了材料的化学性质，提高了热稳定性和抗烧结性，改善了机械性能和耐磨性，提高了与其他材料的接合性能。
电池外壳的表面处理与改性技术
电池外壳的表面处理与改性技术电池作为现代社会不可或缺的能源存储设备，在各行各业都有广泛应用。
而电池外壳作为电池的保护层，其质量与性能对电池的安全性和稳定性起着重要作用。
为了提升电池外壳的功能性和耐久性，表面处理与改性技术在电池外壳制造过程中得到了广泛应用。
一、表面处理技术1. 陶瓷涂层技术陶瓷涂层技术通过在电池外壳表面形成一层陶瓷涂层，提升电池外壳的硬度和耐磨性。
陶瓷涂层具有较好的耐腐蚀性和绝缘性能，可以有效保护电池外壳免受化学物质的侵蚀，并提升电池外壳的使用寿命。
2. 氧化处理技术氧化处理技术是将电池外壳暴露在氧化剂中，形成一层氧化膜。
氧化膜可以增加电池外壳的表面硬度和对酸、碱的抗腐蚀能力。
同时，氧化膜还具有良好的电绝缘性能，降低了电池外壳与其他元件之间的电接触概率，提高了电池的安全性。
3. 硅膜涂层技术硅膜涂层技术是将电池外壳表面涂覆一层硅膜。
硅膜具有较好的耐腐蚀性和热稳定性，可以有效隔绝电池外壳与外界环境的接触，保护电池外壳不受外界气体和湿度的影响。
二、改性技术1. 复合材料改性技术利用复合材料改性技术可以将不同性能的材料进行复合，以提升电池外壳的强度和韧性。
通过在电池外壳中加入纤维素、碳纳米管等纳米材料，可以改善电池外壳的机械性能，并提高其耐冲击性和抗拉强度。
2. 薄膜涂层改性技术薄膜涂层改性技术可以在电池外壳表面形成一层膜状涂层，以增强电池外壳的表面性能。
薄膜涂层可以提高电池外壳的耐高温性和耐磨性，同时还能改善电池外壳的导电性能，提高电池的能量传输效率。
3. 硅橡胶改性技术将硅橡胶引入电池外壳的制造过程中，可以提升电池外壳的柔韧性和耐冲击性。
硅橡胶具有较高的弹性模量和抗老化性能，能够有效减缓电池外壳在使用过程中的疲劳损伤，延长电池外壳的使用寿命。
总结：通过表面处理与改性技术，可以提升电池外壳的硬度、耐腐蚀性、耐磨性和耐高温性，增强其机械性能和使用寿命，保证电池的安全性和稳定性。
未来随着科技的不断进步和创新，电池外壳的表面处理与改性技术将继续得到发展和应用，在电池行业中发挥更重要的作用。
材料科学中的表面改性技术
材料科学中的表面改性技术表面改性技术是材料科学中一项重要的技术。
它通过改变材料表面的化学、物理特性来改变其性能。
目前，表面改性技术在国家经济、环保、卫生、医疗、能源和其他应用领域中发挥着越来越重要的作用。
表面改性技术可以分为化学表面改性和物理表面改性两类。
化学表面改性是指通过在表面上化学反应形成一层分子膜，改变其化学性质，从而改变其表面特性和性能的方法。
物理表面改性则是指通过物理方法如激光处理，电子束处理等来改变表面的形态和结构。
在实际应用中，表面改性技术的方法有很多种。
其中最常见的有等离子体表面改性、复合离子束表面改性、离子交换等技术。
等离子体表面改性技术是通过等离子体的作用使表面产生化学反应，形成一层分子膜以改善材料的表面性质。
等离子体表面改性技术在橡胶、塑料、陶瓷、金属等材料的加工过程中，并能有效改善表面的性能。
复合离子束表面改性技术是指将合适的离子束等方法在材料表面强制打入一些异质原子，从而改变其表面的结构、相位和化学性质，改善其特性和性能。
该技术可广泛应用于新材料的开发，在纳米材料、催化材料、涂料和涂层领域中具有广泛的应用前景。
离子交换技术是指通过离子交换树脂或石墨等材料在表面吸附与离子交换，改变材料表面离子分解的能力和酸碱性质，改善其性能的方法。
离子交换技术被广泛应用于环保、通讯和新能源等领域的新型材料的开发和生产过程中。
表面改性技术不仅可以改善材料本身的特性和性能，从而改善其应用的关键技术，而且还有利于新型材料的开发。
同时，表面改性技术在环保、卫生和医疗等领域应用也日益增多。
通过表面改性技术，材料的应用范围将会更加广泛，为社会和人类的发展做出更大的贡献。
总之，表面改性技术作为一项重要技术，不仅在材料科学领域有着广泛的应用前景，还对人类的工业生产和社会发展具有极其重要的意义。
随着新型材料的不断涌现，我们相信表面改性技术在未来的发展中将会有更广泛的应用和发展前景。
第六章-陶瓷的加工及改性
放电间隙示意图
电火花加工必须具备以下几个条件：
（1）放电必须是瞬时的脉冲性放电。 （2）火花放电必须在有较高绝缘强度的介质中进行。 （3）要有足够的放电强度，以实现金属局部的熔化和气化。 （4）工具电极与工件被加工表面之间要始终保持一定的放电间隙
绝缘陶瓷的电火花放电加工原理示意图和高速电火花穿孔机原理示意图如下图所示
电火花加工示意图
二、陶瓷材料的切削加工
（1）选择切削性能优良的新型切削刀具
（2）选择合适的刀具几何参数
（3）切削用量的选择
（4）设计的专用夹具、缓冲震动、施冷却润滑
6.1.2 陶瓷的机械磨削加工 一、磨磨削机理
① 材料脆性剥离是通过空隙和裂纹的形成或延展、剥落及碎裂等方式来完成的 ② 在晶粒去除过程中，材料是以整个晶粒从工件表面上脱落的方式被去除的。 ③ 陶瓷和金属的磨削过程模型如右图。金属材料依靠剪切作用产生带状或接近带状的切屑，而磨削陶瓷时，材料内部先产生裂纹，随着应力的增加，间断裂纹的逐渐增大，连接，从而形成局部剥落。
激光加工原理示意图
6.2.3 激光加工（laser machining）
超声波磨削加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法。加工原理如图所示。
超声波加工机理
6.2.4 超声波加工（ultrasonic machining）
特点：
（1）适合加工各种硬脆材料，特别是不 导电的非金属材料
陶瓷的表面改性技术与应用
陶瓷的表面改性技术与应用引言:传统陶瓷是使用普通硅酸盐原料及部分化工原料，按照一定的工艺方法，加工、成形、烧成而得的满足人们日常生活需要的用于内外墙面、地面、厨房及卫生问等主要起装饰作用且功能性应用的陶瓷制品，包括日用陶瓷餐具、内墙砖、外墙砖、地砖、锦砖、玻化砖、瓦及陶管等。
这些陶瓷制品是人们日常都会接触到的物体，随着科学的发展和社会文明的进步，人们对其提出了更高的要求，不但要求其具有良好的机械性能，而且要具有绿色保健功能，具有一定的功能性。
因此传统陶瓷也逐步向功能化方向发展，这就需要对传统陶瓷进行表面改性处理，在赋予传统陶瓷一定的功能性之外又不会增加太多成本，从而提高其产品附加值。
目前改性主要集中在抗菌，防污，耐磨，提高比表面积，致密度等方面，其他如负离子、发光、抗静电等方面也日益引起人们的重视。
正文:2011-5-4笔者到宜阳县红星陶瓷厂实习，期间我们到成品展示仓库看到了精美的瓷器餐具，茶具。
又从原料堆场，加工，成型，烧制，到出品流水线了解了瓷器的制作过程，依托工人熟练的操作，手工操作的过程依然占到成品过程的绝大部分。
其中不乏有残品，次品在流程的各个部分出现。
普通陶瓷制品主要依靠其表面釉色和艺术图案进行价值提升，制造具有某些方面功能强大的陶瓷制品显得尤为重要，这不仅具有极大的升值空间，而且能够超越其他材料制品的性能。
一、包覆型陶瓷粉体的研究进展传统工艺中， 用球磨法混合两种或两种以上的粉料， 会造成混合不均， 从而制约了坯体在烧结中的致密化程度， 并在致密化过程中由于收缩率的不同而产生残余应力和裂纹。
为了获得致密、 显微结构均匀的陶瓷材料， 人们发现用包覆的方法制备复合陶瓷粉体， 可以控制粉体的团聚状态， 改善其分散特性[1,2]； 提高弥散相／烧结添加剂的均匀混合程度， 促进烧结]103[-；改变复合陶瓷中异相结合状态， 降低界面残余应力]12,11[；改性颗粒表面，调整粉料胶体特性]1713,2[-。
陶瓷工艺学-陶瓷的加工及改性-第6节
透镜保护气体 粉末
高压气体
高压气体喷嘴 激光束聚焦点 主喷嘴
基体移动方向
喷涂用喷嘴
线材或粉末 送进装置
涂层 基体
激光喷涂喷嘴示意图
2016/4/5
福州大学 材料科学与工程学院
（3）脉冲激光沉积镀膜(PLD)
它是将准分子脉冲激光器所产生的高功率脉冲 激光束聚焦作用于靶材料表面，使靶材料表面 产生高温及熔蚀，并进一步产生高温高压等离 子体（T≥104K），这种等离子体定向局域膨胀 发射并在衬底上沉积而形成薄膜。典型的PLD 沉积装置主要由激光扫描系统、真空室制膜系 统、监测系统组成如图所示。
2016/4/5
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陶瓷表面改性新技术
一、离子注入技术（ion implanting）： 它是将所需的元素（气体或金属蒸汽）通入电离室电离
后形成正离子，将正离子从电离室引出进入几十至几百千伏 的高压电场中加速后注入材料表面，在零点几微米的表层中 增加注入元素的浓度，同时产生辐照损伤，从而改变材料的 结构和各种性能。
脉冲高能量密度等离子体技术用于刀具表面改性方面 利用脉冲高能量密度等离子体技术在Si3N4陶瓷刀具和硬质合金刀具
表面沉积Ti(C,N)涂层后，具有很好的硬度效果
2016/4/5
福州大学 材料科学与工程学院
三、激光技术（laser spraying）
（1）激光表面处理技术的原理及特点
激光表面处理采用大功率密度的激光束、以非接触性的 方式加热材料表面，借助于材料表面本身传导冷却，来实 现其表面改性的工艺方法。 激光表面处理包括激光表面硬化、激光冲击硬化、激光表 面熔化、激光表面合金化和激光表面涂覆等
2016/4/5
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硅烷对陶瓷玻璃的表面改性研究
硅烷对陶瓷玻璃的表面改性研究摘要：陶瓷玻璃作为一种重要的工程材料，其表面性质的改良对于提高其性能至关重要。
本文以硅烷对陶瓷玻璃的表面改性为研究对象，探讨了硅烷改性方法、机理以及对陶瓷玻璃表面性能的影响。
研究结果表明，硅烷改性可以显著提高陶瓷玻璃的表面润湿性、抗腐蚀性、耐磨性以及机械性能等。
1.引言陶瓷玻璃具有优异的物理、化学性质和广泛的应用领域，如电子、光学、航空、能源等。
然而，陶瓷玻璃的表面性质常常限制了其应用性能的发挥。
为了解决这一问题，表面改性技术被广泛应用于陶瓷玻璃材料中。
硅烷作为一种重要的表面改性剂，具有优良的润湿性和化学稳定性，在陶瓷玻璃的改性研究中得到了广泛应用。
2. 硅烷改性方法硅烷改性方法主要分为溶液法和气相法两种。
溶液法是将硅烷溶液涂覆在陶瓷玻璃表面，通过固化形成改性层。
气相法则是将硅烷气体引入陶瓷玻璃表面，通过化学反应生成改性层。
这两种改性方法各有优缺点，应根据具体需求选择适当的方法。
3. 硅烷改性机理硅烷改性的机理主要涉及表面润湿性的改善和化学键的形成。
硅烷分子在溶液或气相中进一步水解成硅氧键并聚合，形成硅氧烷链。
硅氧烷链通过与陶瓷玻璃表面发生化学反应，生成共价键，从而牢固地与表面结合。
这种共价键的形成提高了硅烷分子与陶瓷玻璃表面的结合强度，增强了改性效果。
4. 硅烷改性对陶瓷玻璃的影响4.1 表面润湿性改善通过硅烷改性，可以显著提高陶瓷玻璃的表面润湿性。
硅烷分子在与陶瓷玻璃表面反应后，形成一层均匀、致密的改性层，使表面能量降低，从而提高表面润湿能力。
表面润湿性的改善使得液体在陶瓷玻璃表面的扩展能力增强，降低了液滴的接触角，提高了陶瓷玻璃的润湿性。
4.2 抗腐蚀性增强硅烷改性不仅可以提高陶瓷玻璃的表面润湿性，还可以增强其抗腐蚀性能。
改性层的形成和增强表面致密性有效防止溶液中的腐蚀物质侵入陶瓷玻璃内部，提高了陶瓷玻璃的耐腐蚀性。
此外，硅烷分子与陶瓷玻璃表面发生化学反应时，形成的硅氧烷链能够填充陶瓷玻璃表面的微孔，降低位错的生成和传播，从而提高了陶瓷玻璃的抗腐蚀性能。
涂层技术在陶瓷材料表面改性中的应用研究
涂层技术在陶瓷材料表面改性中的应用研究陶瓷材料因其优异的耐磨、抗腐蚀、耐高温等性能在工业领域得到广泛应用，但是其附着强度、断裂韧性等方面的表现仍存在一定问题。
为了提高陶瓷材料的性能，涂层技术成为解决方案之一。
涂层技术是指将某种材料分散在溶剂中，通过喷涂、刷涂、滚涂等方法将其涂覆在基材表面，形成一定厚度和性能的层状物。
而对于陶瓷材料，它的表面化学惰性使其不容易涂覆，因此需要通过一定的方法将其表面改性，从而实现表面涂层的接触角降低、表面张力增加等效果。
常用的表面改性方法包括机械方法、物理方法、化学方法等。
机械方法以微球喷射法为代表，通过高速气流将硬度较高的微珠喷射到陶瓷表面，形成微观凹凸结构，增加表面积，提高附着强度和断裂韧性。
物理方法则以氧化和氮化等为代表，设备简单、生产周期短，但是其改性效果与原材料有关，适用性较弱。
而最为常用的则是化学方法改性。
化学方法改性实现对陶瓷表面结构和组成的改变，在一定程度上改善其涂覆性和涂层性能。
最常用的化学物涂覆方法是聚合物涂覆法，即将分散在溶剂中的聚合物通过喷涂或滚涂覆盖在陶瓷表面，这时的聚合物就像是一个“胶水”，将涂层牢牢地粘在陶瓷表面上。
通过共聚方法，可以改善涂层的接触角，使其更加亲水，这样可以增加涂层表面张力，减少涂层表面的附着空隙，提高涂层的耐磨性和防污扩散性能。
此外，还可以使用溶胶-凝胶法，通过在溶液中加入陶瓷纳米颗粒，混合生成凝胶，通过高温烘干处理后，生成具有纳米颗粒分布的涂层。
这种方法可以有效提高涂层的粘附强度和防水性能，使其在高温、高湿度等条件下性能稳定。
总之，通过表面改性并采用涂层技术，可以有效提高陶瓷材料的性能，使其更加适合工业领域的应用，同时也为涂层技术的发展提供了新的领域。
未来，我们可以进一步完善表面化学改性的方法，开发更为优异的涂料，从而进一步提高涂层技术的实用性和可靠性。
陶瓷涂层工艺技术
陶瓷涂层工艺技术陶瓷涂层工艺技术是一门应用广泛的表面改性技术，被广泛应用于制造业中。
通过涂覆陶瓷涂层可以改善材料的表面性能，提升其耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能。
下面，我将为大家介绍一下陶瓷涂层工艺技术。
首先，陶瓷涂层工艺技术的核心是选择合适的陶瓷材料。
常用的陶瓷材料有氧化铝、氮化硅、碳化硅等。
在选择陶瓷材料时，需要考虑涂层所需的具体性能要求以及材料的成本、加工难度等因素。
其次，陶瓷涂层的制备涉及到多种工艺技术，其中最常用的是物理气相沉积技术，如物理气相沉积、磁控溅射等。
物理气相沉积技术通过将陶瓷材料先蒸发成气体，然后在基体表面进行沉积，形成致密的涂层。
这种工艺具有涂层致密度高、结合力强的优点，适用于高要求的工艺场合。
此外，还有化学气相沉积技术。
这种技术是在高温条件下，将陶瓷材料的前驱体加热分解，生成陶瓷颗粒并在基体表面进行沉积。
化学气相沉积技术操作简单，适用于大面积、复杂形状的基体涂层。
对于一些特殊需求的涂层，还可以采用其他工艺技术，如电化学沉积、喷涂等。
电化学沉积技术是通过电流在液相中将陶瓷材料离子沉积到基体表面，形成涂层。
这种工艺技术操作简单、成本低，适用于大规模生产。
喷涂技术则是将陶瓷材料粉末通过特殊设备喷射到基体表面，通过烧结等方法固化成涂层。
这种工艺技术适用于复杂形状的基体涂层。
最后，制备完涂层后，需要进行涂层性能的检测和评价。
常用的涂层性能测试方法有硬度测试、摩擦磨损测试、抗腐蚀性测试等。
通过这些测试可以评价涂层的性能是否满足要求，并根据需要进行优化。
综上所述，陶瓷涂层工艺技术是一门应用广泛的改性技术，可以显著提升材料的表面性能。
制备好的陶瓷涂层可以用于刀具、航空航天、冶金等领域。
随着科技的发展，陶瓷涂层工艺技术将会继续向更高性能、更复杂形状的涂层发展。
纳米陶瓷粉体的表面改性与应用
（。ｉ） ＮＳ 。。当它们暴 露于空 气 中时 ， 结构具有很 高 的反应 该
活性 ， 能与空 气 中的水 和氧发 生缓 慢 的反 应 ． 而在粉 体 的
力学性 能的一类材料体 系 Ｅ。 Ｉ 其介于 团簇 与体相之 间的特 颗 粒表 面生成 一系 列 的表 面活 性基 团 。对 纳米 氮化 硅粉 ３ Ｐ Ｔ Ｒ分 析表 明 ， 粒表 面 的吸 附杂质 主要 是 颗 殊状态 ． 有宏 观体 相 的元胞 和键 合 结构 Ｅ． 予 了纳 米 体 的 Ｘ Ｓ和 Ｆ Ｉ 具 ２赋 Ｊ 微 粒许 多 优异 的性 能 ， 小尺 寸 效应 、 面 与界 面效 应 、 如 表 体积效应 、 宏观 量子隧道效应 等 。
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度脉 冲法 对 ｓ ３ 陶瓷 的纳米 粉体 进行表 面修 饰 ， ｉ Ｎ 发现其 的导热 性 ．当表 面经修饰 处理 的纳 米 陶瓷粉体 在橡 胶基 力学性能尤其 是抗磨性 能得到很 大的提高 。 氮化硅 ＿ ｇ 既可作发 动机 零部件 和刀具 材料 ， 可做 抗 又 不易形变 。由于纳米 粉末具有 巨大 的比表面积 ， 使作为粉 末性能 驱 动力 的表 面能 剧增 ， 扩散 速 率增 大 ， 径变 短 ， 路
０ 及 Ｃ ２Ｈ０ ２ ０ 、２ 。
纳米 Ｓ３ 的改性 方法 有化 学方 法和 物理 方法 两种 ， ｉ Ｎ
表面 活 性剂 法 、 分子 法 等 。 大 Ｓ 、１ 、 ｉ 、 ｉ 、Ｎ等 陶 瓷纳 米 粉 体是 一 类 高性 其 中化学 方 法有 偶联 剂 法 、 ｉ Ａ ＮＴＮＳＣＢ ５ 用 能 的纳 米材料 ， 除了具备 纳米 级材料 所特 有 的效应 ． 还保 王 君 等人 ＿ 硅烷 偶联 剂缩 水 甘油 醚 氧丙基 三 甲氧基 硅
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陶瓷材料表面改性技术研究
陶瓷材料表面改性技术研究一、引言陶瓷是一种广泛应用的材料，具有优异的力学性能、化学稳定性和耐高温性能。
在各个领域中都有着广泛的应用，如电子、能源、航空航天、医疗等领域。
但是，陶瓷材料因其本身的脆性和反应性而受到一些限制，例如易发生裂纹，且表面反应容易造成粘着、磨损等问题。
为了克服这些限制，提高陶瓷材料的性能和利用价值，表面改性技术成为了一种热门的研究方向。
二、陶瓷表面改性技术表面改性技术是指通过改变材料表面的化学组成、物理性质和形貌等方式，对材料进行改造和优化，使材料具有更好的性能和应用价值的一种技术。
在陶瓷材料表面改性的研究中，我们广泛使用的技术有以下几种。
1. 离子注入技术离子注入技术是利用加速器等设备加速离子束，将离子束注入到材料表面形成高浓度的点阵排列，改变其化学组成和物理性质的技术。
该技术可以预先控制注入离子束的种类和能量，选择性地改变材料表面的化学组成和物理性质，如硬度、耐腐蚀性等，从而提高材料的机械性能、防腐性能、电学和光学性质。
2. 溅射技术电弧溅射和磁控溅射是目前中比较常用的陶瓷表面改性技术。
该技术是利用电弧或磁场激发靶材料原子和分子的运动，将其溅射到材料的表面，形成一层薄膜，从而改变陶瓷材料表面的性质。
该技术具有高温度下较好的粘附性、薄膜厚度和结晶度等优点，可用于制备陶瓷复合材料和高效的表面涂层材料等。
3. 化学气相沉积技术化学气相沉积技术是利用各种化学反应，在气相中沉积出一层具有特殊性质的化合物薄膜的技术。
该技术可通过改变沉积条件和沉积材料的选择，获得不同性质和形貌的薄膜。
尤其在研究硅烷前级体系上，该技术的应用更为广泛。
4. 电化学技术电化学技术是一种可控的表面改性技术，包括电沉积、电解液刻蚀等方法。
电化学方法具有环保、高效、低成本等特点，已被广泛应用于超浸润性表面的制备和金属/无机涂层的制备等方向。
对于陶瓷表面的改性，电化学技术具有许多优点，如高品质表面、良好的平整度和均匀性。
PVDSi涂层用于SiC陶瓷的表面改性研究
图 4 为 PVD Si 涂层抛光后的表面形貌和表面粗糙度。 从图 4( a) 中可以看出, 整个涂层表面显得比较致密和平整。 除了少量抛光划痕外 , 几乎没有什么肉眼可见的缺陷。由图 4( b) 可知, 抛光后的 PVD Si 涂 层的表面粗 糙度的均方 根 RMS 可达埃级。
2. 3 反射率
图 5 为衬底为 RB SiC 和 SSiC, 陶瓷表面采用 PV D Si 涂 层改性前后在可见光波段的反射率 ( 为了提高反射率, 通常 在表面涂覆 A g 反射膜 ) 。从图 5 中可以看出, 未经改性的 RB SiC 和 S SiC 在可见光波段的反射率最高为 97% , 而经过
69
的存在也导致了 SSiC 在抛光后难以得到光学级的表面, 表 面粗糙度也较高。从图 3( b) 中直线轨迹所反映的表面情况 来看, 气孔深至 17~ 30nm。
1. 2
PVD Si 涂层的表征
采用日本理学电机公司 ( Rigaku) 生产的 D/ m ax 2500V 型旋转靶 X 射线仪分析涂层的晶相组成 , 以 Cu 靶 K 射线 ( = 1. 54187 ) 为辐射源。表面形貌采用光学显微镜和日本 精工 仪 器 公 司 ( SEIKO ) 生 产 的 型 号 为 S PI3800N&SPA 300H V 的原子力显微镜( AFM) 观察。抛光后的 Si 涂层 的表面粗糙度采用美国 ZYGO 公司生产的 ZYGO 表面轮廓 仪 M AXIM 3D 5700 来检测。反射率则采用美国 V arian 公 司生产的型号为 Carry 500 Scan 的 UV - VIS -N IR 分光光度 计来测量。
2. 2
表面形貌和表面粗糙度
图 2 为典型的 RB SiC 抛光后的表面形貌和 表面粗糙 度。从图 2( a) 可以看出, 抛光后的 RB SiC 的整个表面除了 Si、 SiC 相的不连续和少量气孔外 , 还发现了台阶这种缺陷 , 这可能是由于抛光多相材料时造成的。由于 Si 相的硬度比 SiC 相要低很多, 因此其抛光速率远大于 SiC 相 , 从而造成了 抛光后 Si 和 SiC 晶界交接处台阶的形成。在抛光过程中 Si SiC 晶界交接处也非常容易受到破坏。所有这些均表明 RB SiC 在抛光后难以得到高质量的光学镜面。由图 2( b) 可知 , 采用传统机械抛光后的 RB SiC 的表面粗糙度较高。从图中 直线轨迹所反映的表面情况来看, RB SiC 的缺陷主要为凹 坑 , 深至 30~ 70nm。根据图 2( a) 所反映的表面情况来推断 , 如此深的凹坑缺陷最有可能是由于台阶引起的。 图 3 为抛光后 SS iC 的表面形貌和表面粗糙度。从图 3 ( a) 中可以看出, SSiC 的表面缺陷主要由微米级的不连续气 孔组成 , 这主要是由于 S iC 陶瓷的烧结不致密造成的。气孔
化学技术中常见材料的表面改性方法
化学技术中常见材料的表面改性方法在化学技术领域中，材料表面的改性对于改善材料性能和实现特定功能起着非常重要的作用。
通过对材料表面进行调控和改变，可以使其具备诸如耐磨、防腐、抗菌、导电等特性，从而扩展材料的应用领域。
下面将介绍几种常见的材料表面改性方法。
一、化学改性方法化学改性是通过在材料表面引入化学物质进行改变，以改善材料表面性能。
常用的化学改性方法包括表面涂层，表面氧化处理和功能化修饰。
1. 表面涂层表面涂层是将一层材料覆盖在材料表面上，以改变其外观和性能。
涂层材料可以是聚合物、金属、陶瓷等，通过涂覆工艺将其粘附在材料表面上。
涂层可以起到增加材料硬度、耐磨性和耐腐蚀性的作用，同时还可以改变材料的光学、导电等性质。
2. 表面氧化处理表面氧化处理是通过在材料表面形成一层氧化物薄膜来改变材料性能。
常见的表面氧化处理方法包括阳极氧化、氧化硫磷化等。
例如，阳极氧化是将材料浸入电解液中，通过电化学反应在材料表面形成一层氧化物薄膜，从而提高其耐腐蚀性能和硬度。
3. 功能化修饰功能化修饰是通过在材料表面引入特定的功能基团，使其具备特殊的性能。
常见的功能化修饰方法包括表面聚合、化学修饰等。
例如，可以在材料表面引入羟基、氨基、硅烷等基团，从而使其具备亲水性、抗菌性、抗污染性等特性。
二、物理改性方法物理改性是通过改变材料表面的物理结构和形态来改善材料性能。
常见的物理改性方法包括离子注入、电子束辐照和等离子体改性等。
1. 离子注入离子注入是将高能离子束注入到材料表面，使其表面形成亚微米级的改性层。
离子注入可以改变材料的晶体结构、硬度和光学性质，从而提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。
2. 电子束辐照电子束辐照是利用电子束对材料表面进行辐照处理，从而改变材料的表面形貌和结构。
辐照后的材料表面可以形成纳米级的结构，提高材料的抗菌性、抗腐蚀性和疏水性等性能。
3. 等离子体改性等离子体改性是利用等离子体在材料表面产生化学反应，改变材料表面的结构和性能。
陶瓷工艺学-陶瓷的加工及改性-第4节
蒸发制膜材料 （锡青铜）
加热电源
真空密封
料）所组成，其特点是能量高度集中能
排气口
使膜料源的局部表面获得极高的温度， 对高、低熔点的膜料都能加热气化。
真空蒸发镀膜示意图
2016/4/5
福州大学 材料科学与工程学院
致谢
2016/4/5
2016/射镀膜（vacuum sputtering coating）
它是在功能陶瓷表面形成导电层的方法，如镀铝，金等，具有镀膜 质量较高，简便实用等优点。该方法配合光刻技术可以形成复杂的电极 图案，也可形成合金和难熔金属的导电层以及各种氧化物，钛酸钡等化 合物薄膜。真空蒸发镀膜原理如下图所示
（3）银电极浆料的制备：将制备好的含银原料，熔剂和粘合剂按一定配比进 行配料后，在刚玉或玛瑙磨罐中球磨40~90h，使粉体粒度＜5μm并混合均匀。
（4）涂敷工艺：有手工，机械，浸涂，喷涂或丝网印刷等 （5）烧银：烧银的目的是在高温作用下使瓷件表面上形成连续、致密、 附着牢固、导电性良好的银层
2016/4/5
常用的有电阻加热法和电子束加热法。
真空室 镀件加热电源
（1）电阻加热法是用高熔点金属（钨、 镀件支架
钼）做成丝或舟型加热器，用来存放蒸 发材料，利用大电流通过加热器时产生 的热量来直接加热膜料。 （2）电子束加热法由一个提供电子的 热阴极、加速电子的加速极和阳极（膜
镀件（三用阀） 蒸汽流 蒸发器 挡板
福州大学 材料科学与工程学院
二、化学镀镍法
优点： （1）镀层厚度均匀，能使瓷件表面形成厚度基本一致的镀 层。 （2）沉积层具有独特的化学、物理和机械性能，如抗腐蚀、 表面光洁、硬度高、耐磨良好等。 （3）投资少，简便易行，化学镀不需要电源，施镀时只需 直接把镀件浸入镀液即可。
陶瓷增韧的主要方法及原理
陶瓷增韧的主要方法及原理一、引言陶瓷是一种脆性材料，易于断裂。
为了增强其韧性，人们采用了多种方法进行改良。
本文将介绍陶瓷增韧的主要方法及原理。
二、陶瓷增韧的方法1. 颗粒增韧法颗粒增韧法是通过在陶瓷基体中添加颗粒来增强其韧性。
这些颗粒可以是金属、氧化物或碳化物等，它们与基体之间形成界面，能够吸收裂纹扩展时产生的应变能，并阻止裂纹扩展。
此外，颗粒还可以提高材料的耐磨性和抗腐蚀性。
2. 界面改性法界面改性法是通过在陶瓷基体与填充物之间形成高强度的化学键或物理键来增强其韧性。
这些填充物可以是纤维、颗粒或片层等，它们与基体之间形成界面，在受力时能够吸收应变能并阻止裂纹扩展。
3. 晶界工程法晶界工程法是通过控制晶界结构和组成来调控陶瓷的韧性。
晶界是不同晶粒之间的界面，其结构和组成对材料的力学性能有重要影响。
通过控制晶界的取向、密度和化学成分等，可以增强陶瓷的韧性。
4. 段隙复合法段隙复合法是通过在陶瓷基体中引入微观孔隙来增强其韧性。
这些孔隙可以是球形、板状或纤维状等，它们与基体之间形成界面，在受力时能够吸收应变能并阻止裂纹扩展。
5. 热处理法热处理法是通过改变陶瓷的组织结构和物理性质来增强其韧性。
常用的方法包括高温固相反应、快速冷却和退火等。
这些方法可以使陶瓷中形成微观结构，从而提高其韧性。
三、陶瓷增韧的原理1. 裂纹阻挡机制颗粒增韧法、界面改性法和段隙复合法都利用了裂纹阻挡机制来增强陶瓷的韧性。
当裂纹遇到填充物或孔隙时，会发生偏转、分支或停止，从而消耗裂纹扩展时产生的应变能，阻止裂纹继续扩展，提高材料的韧性。
2. 晶界阻挡机制晶界工程法利用了晶界阻挡机制来增强陶瓷的韧性。
当裂纹遇到晶界时，会发生偏转、分支或停止，从而消耗裂纹扩展时产生的应变能，阻止裂纹继续扩展，提高材料的韧性。
3. 相变机制热处理法利用了相变机制来增强陶瓷的韧性。
在高温下进行固相反应或快速冷却可以使陶瓷中形成微观结构，从而改变其物理性质和组织结构。
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11.4 陶瓷表面改性技术11.4.1 传统陶瓷表面改性技术11.4.2 特种陶瓷表面改性技术习题与思考题参考文献2.1 表面涂层法2.1.1 热喷涂法2.1.2 冷喷涂法2.1.3 溶胶凝胶涂层2.1.4 多弧离子镀技术2.2 离子渗氮技术2.2.1 离子渗氮的理论2.2.2 离子渗氮技术的主要特点2.2.3 离子渗氮的设备和工艺2.2.4 技术应用2.3 阳极氧化2.3.1 铝和铝合金的阳极氧化2.3.2 铝和铝合金的特种阳极氧化2.3.3 铝和铝合金阳极氧化后的封闭处理2.3.4 阳极氧化的应用2.4 气相沉积法2.4.1 化学气相沉积2.4.2 物理气相沉积法2.5 离子束溅射沉积技术2.5.1 离子源2.5.2 技术方法2.5.3 应用11.4.2 特种陶瓷表面改性技术3.1 离子注入技术3.1.1 离子注入技术原理3.1.2 金属蒸气真空离子源(MEVVA)技术3.1.3 离子注入对陶瓷材料表面力学性能的影响3.2 等离子体技术3.2.1 脉冲等离子体技术3.2.2 等离子体辅助化学气相沉积3.2.3 双层辉光等离子体表面合金化3.3 激光技术3.3.1 激光表面处理技术的原理及特点3.3.2 激光表面合金化3.3.3 激光化学气相沉积3.3.4 准分子激光照射技术3.4 离子束辅助沉积3.4.1 基本原理3.4.2 IBAD设备简介3.4.3 IBAD工艺类型与特点3.4.4 IBAD过程的影响因素3.4.5 IBAD技术的应用参考文献4 传统陶瓷的表面装饰及改性4.1 陶瓷表面的抗菌自洁性能4.1.1 抗菌剂种类及其抗菌机理4.1.2 抗菌釉的制备方法4.1.3 影响表面抗菌性能的因素4.2 陶瓷墙地砖的表面玻化4.2.1 低温快烧玻化砖4.2.2 陶瓷砖复合微晶化表面改性4.2.3 陶瓷砖的表面渗花4.2.4 抛光砖的表面防污性能4.3 陶瓷砖的表面微晶化4.3.1 微晶玻璃的概念4.3.2 微晶玻璃的特性4.3.3 微晶玻璃的应用4.3.4 微晶玻璃的制备与玻璃析晶4.3.5 主要的微晶玻璃系统4.3.6 基础玻璃热处理过程4.3.7 晶核剂的作用机理4.3.8 微晶玻璃与陶瓷基板的结合性4.4 陶瓷表面的金属化4.4.1 沉积法4.4.2 烧结法4.4.3 喷涂金属化法4.4.4 被银法（Pd法）4.4.5 化学镀实现陶瓷微粒表面金属化4.4.6 双层辉光离子渗金属技术4.4.7 陶瓷墙地砖表面的镭射玻化改性4.5 陶瓷表面的蓄光发光性能4.5.1 硫化物系列蓄光型发光材料4.5.2 铝酸盐体系蓄光型发光材料及发光机理4.5.3 硅酸盐体系蓄光型发光材料及发光机理4.5.4 发光陶瓷釉的制备4.6 陶瓷表面的抗静电性能4.6.1 抗静电原理4.6.2 抗静电陶瓷4.6.3 研究现状及展望4.7 麦饭石在健康陶瓷表面改性中的功用4.7.1 麦饭石的基本性质4.7.2 麦饭石的机理分析4.7.3 麦饭石健康陶瓷的制备4.7.4 麦饭石在高温保健陶瓷中的应用4.8 陶瓷的吸波性能4.8.1 吸波材料的基本性质4.8.2 纳米吸波材料的吸波机理4.8.3 纳米吸波材料的研究进展参考文献5 陶瓷纤维表面改性技术5.1 概述5.2 碳纤维表面改性5.2.1 氧化处理5.2.2 表面涂覆处理5.2.3 等离子体处理5.2.4 碳纤维的其他表面改性技术5.3 碳化硅纤维表面改性5.3.1 电化学表面处理5.3.2 表面涂覆法5.3.3 电子束辐射技术5.4 氮化硅纤维表面改性5.5 玻璃纤维表面改性5.5.1 玻璃纤维的表面处理方法5.5.2 光催化型玻璃纤维5.5.3 抗静电玻璃纤维5.6 硅酸铝陶瓷纤维的改性5.6.1 最初的用于硅酸铝陶瓷纤维的涂层5.6.2 红外辐射涂层5.6.3 环保型的涂层材料参考文献6 陶瓷粉体表面改性6.1 概述6.1.1 根据粉体表面改性方法的分类6.1.2 根据粉体表面改性的工艺分类6.1.3 根据粉体表面改性剂的分类6.2 Si3N4陶瓷粉体表面改性6.2.1 聚电解质作为表面分散剂6.2.2 偶联剂对Si3N4粒子的表面改性6.2.3 Si3N4颗粒表面烷基化6.2.4 Si3N4表面涂覆Al(OH)36.3 Al2O3陶瓷粉体表面改性6.3.1 有机羧酸改性Al2O3粉体6.3.2 偶联剂涂覆Al2O3粉体6.3.3 纳米氮化硼包覆Al2O3粉体6.3.4 Y2O3包覆Al2O3粉体6.4 TiO2粉体表面改性6.4.1 TiO2无机包覆处理改性6.4.2 TiO2有机包覆处理改性6.4.3 机械力化学改性TiO2粉体6.5 碳酸钙粉体表面改性6.5.1 无机改性剂6.5.2 有机改性剂6.5.3 超细粉碎与表面改性剂复合改性6.5.4 低温等离子表面改性碳酸钙6.6 碳化硅陶瓷粉体表面改性6.6.1 Al(OH)3涂覆SiC粉体6.6.2 聚合物表面接枝6.7 陶瓷微球表面的改性6.7.1 陶瓷微球改性工艺6.7.2 改性后陶瓷微球的性能6.8 陶粒、膨胀珍珠岩的防水机理6.8.1 陶粒膨胀珍珠岩的亲水机理和憎水机理6.8.2 陶粒与膨胀珍珠岩的憎水处理工艺参考文献7 先进陶瓷的表面改性技术7.1 氮化铝陶瓷的表面改性7.1.1 氮化铝表面化学法镀Ni?P合金7.1.2 融盐热歧化反应可以成功进行氮化铝陶瓷表面钛金属化7.1.3 界面反应原理7.1.4 动力学分析7.1.5 相应的分析手段7.2 碳化硅陶瓷表面改性7.2.1 涂层技术7.2.2 碳化硅表面涂层的制备方法7.2.3 等静压后处理技术7.2.4 碳化硅陶瓷基复合材料的表面改性7.3 冷喷涂法制备PZT陶瓷7.3.1 冷喷涂技术的产生和发展现状7.3.2 冷喷涂的技术要求7.3.3 冷喷涂工艺的重要特征7.3.4 冷喷涂技术的实现7.3.5 冷喷涂技术制备PZT陶瓷7.3.6 冷喷涂的工业化进程7.4 氧化铝陶瓷表面改性7.4.1 涂层技术7.4.2 离子注入技术7.5 氮化硅陶瓷表面改性7.5.1 涂层技术7.5.2 离子注入技术离子注入结构陶瓷表面改性技术的研究现状（崔琳）1陶瓷材料表面改性的意义及离子注入技术新型结构陶瓷具有高硬度、高强度、良好的耐磨性能、优异的化学稳定性及高温力学性能，近年来有关的研究十分活跃。
但是，陶瓷材料的致命弱点是脆性很大而无多少延性，在实用中易引起零件的早期失效或脆性断裂，从而极大地限制了其广泛应用。
陶瓷材料的摩擦系数和磨损率也比较，使得陶瓷制成的精密转动和滑动零件以及轴承、模具、刀具在服役时因磨损量大而达不到预期寿命。
国内外的研究人员不仅致力于陶瓷材料增韧技术的研究，而且也日益重视陶瓷材料摩擦磨损和润滑的研究，并且逐渐成为当前材料科学和摩擦学领域的前沿课题之一。
离子注入工艺是七十年代发展起来的表面改性技术，它能将所需元素的离子在几十至几百千伏的电压下注入材料表面，在零点几微米的表层中增加注入元素的浓度，同时产生辐照损伤，从而改变材料的结构和各种性能。
根据国内外资料分析，离子注入陶瓷材料是对现有增韧、提高耐磨性途径的补充。
离子注入有以下特点：(1)进入晶格的离子浓度不受热力学平衡条件的限制；(2)注入是无热过程，可在室温或低温下进行，不引起材料热变形；(3)注入离子的浓度和深度可用注入积分剂量及注入电压控制，注入离子的分布可用理论计算或用离子束背散射和核反应分析等方法测定；(4)注入离子与基体间没有明显的界面，注入层不会脱落；(5)不受合金平衡相图中固溶度的限制，能注入互不相溶的杂质，可改变陶瓷材料的表面硬度、断裂韧度、弯曲强度，能减小摩擦系数，提高耐磨性。
与以前改善陶瓷力学性能的方法相比，离子注入技术更新颖、更具有潜力。
2离子注入对陶瓷材料表面力学性能的影响2.1离子注入对陶瓷材料表面断裂韧度的影响国外学者在研究离子注入法改变陶瓷材料力学性能时通过采用微观压痕法测量并计算后发现：Al3O2和TiB2的离子注入层的硬度和断裂韧度都比其陶瓷基体有较大的增加［6］。
表面硬度、表面断裂韧度及弯曲强度不仅与离子注入温度有关，还与注入剂量有关，当剂量大于2×1015ion.cm-2时，表面会发生无定形化，以Y2O3和Al2O3为添加剂的热压Si3N4陶瓷注入惰性气体离子和金属离子后，其表面显微硬度会在高剂量注入时降至原来的75%，同时由于无定形化，体积膨胀将高达20%。
国内的研究人员研究了离子注入陶瓷表面残余应力对其断裂韧度的影响。
当Mo离子注入Al2O3陶瓷表面时能产生很大的残余压应力，大剂量的注入会使注入层产生非晶化，残余应力明显释放；若继续增加注入剂量，因受射束热的影响非晶化，表面残余应力又有新的提高；因此，可以通过对注入剂量及能量控制，来改善Al2O3陶瓷表面裂纹敏感性［9］。
Ni离子注入Al2O3-ZrO2陶瓷表面的改性研究，也发现了表面残余应力对裂纹扩展的抑制作用，这对其断裂韧度的影响很大，利用实验数据拟合分析可得知表面残余压应力变化趋势同材料断裂韧度变化趋势一致。
离子注入后陶瓷表面断裂韧度的变化，可认为与表面无定形化的形成及产生残余压应力有关。
无定形化导致在注入期积累的压缩应力释放。
与无定形相关的体积膨胀会改变预存表面缺陷的形状和尺寸及外力作用下缺陷应力集中的程度。
因为无定形化的大体积膨胀钝化表面缺陷和裂纹的边缘及尖端，甚至会闭合下表面开放的裂纹，当遇到外部压应力时可以减少表面缺陷的应力集中。
随注入离子剂量的增加及注入时间的延长，无定形层变厚，效果更明显。
2.1离子注入对陶瓷摩擦性能的影响研究表明：离子注入Al2O3和Na-Ca-Si玻璃时，由于离子注入产生的压应力通过闭合颈向裂纹，以防止划痕处平行裂纹到达表面，这样极大地限制了移动颗粒的数量，减少了粗糙摩擦和划痕周围裂纹，所以在高应力时，离子注入减小摩擦率。
在这项研究中还建立了辐射损伤、硬度及表面应力之间的相互关系模型，并研究了其摩擦学行为。
B+注入CVD 技术沉积的Si3N4陶瓷薄膜后，显著改善其摩擦性能，摩擦系数降低0.22，这可能是由于形成了B的氮化物第二弥散相并减轻了粘着，磨损率的降低可归因于：(1)第二弥散相的形成提高了断裂强度；(2)注入剂量处于晶体相硬化区域。
利用LBM方法(即离子束混合法)在Si3N4表面涂覆一层Mo膜，之后将其放在一台往复式摩擦试验机上进行湿摩擦试验，结果发现表面的摩擦系数减少，使用扫描电镜、电子探针等还可以考查摩擦面，对其摩擦学性能改善的机制进行探讨。
有人进行了离子注入对材料表面耐磨性、抗氧化腐蚀性能影响的研究，得出的结论是：为提高材料表面耐磨性而注入N离子时，最适合的能量范围是30～100keV。