6第五章 其他表面涂覆技术

1、第五章第五章 其他表面涂覆技术其他表面涂覆技术 中国石油大学（华东）中国石油大学（华东） 2010年年10月月 表面工程技术与缓蚀剂表面工程技术与缓蚀剂 上一次课回顾上一次课回顾 五大概念五大概念薄膜、等离薄膜、等离 子体、真空蒸镀、离子镀、子体、真空蒸镀、离子镀、 分子束外延分子束外延 两个特征两个特征薄膜和等离薄膜和等离 子体子体 两个特点两个特点离子镀和分离子镀和分 子束外延子束外延 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 本次课内容本次课内容 除了电镀、化学镀、高能束、气相沉积除了电镀、化学镀、高能束、气相沉积 之外的其他几种表面处理技术，包括之外的其他几种表面处

2、理技术，包括 涂料与涂装技术、热喷涂技术、堆涂料与涂装技术、热喷涂技术、堆 焊和熔结以及其他表面涂覆技术焊和熔结以及其他表面涂覆技术 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 涂料与涂装技术涂料与涂装技术 涂料的定义和组成涂料的定义和组成 涂料的定义涂料的定义涂料就是涂装用的，涂料就是涂装用的， 涂于材料或制件表面而能形成具有保护、涂于材料或制件表面而能形成具有保护、 装饰或特殊性能的固体涂膜的一类液体装饰或特殊性能的固体涂膜的一类液体 或固体材料的总称。或固体材料的总称。 涂料的组成涂料的组成四部分四部分 成膜

3、物质成膜物质：是组成涂料的基础，具有粘：是组成涂料的基础，具有粘 结涂料中其他组分形成涂膜的功能，并结涂料中其他组分形成涂膜的功能，并 对涂料和涂膜的性质起决定作用。对涂料和涂膜的性质起决定作用。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 涂料的组成涂料的组成 颜料颜料：能使涂膜呈现颜色和遮盖力，还：能使涂膜呈现颜色和遮盖力，还 可增强涂膜的耐老化性和耐磨性以及增可增强涂膜的耐老化性和耐磨性以及增 强膜的防腐蚀、防污等能力。强膜的防腐蚀、防污等能力。 溶剂溶剂：溶剂使涂料的成膜物质溶解或分：溶剂使涂料的成膜物质溶解或分 散为液态，以便于施工，施工后又能从散为液态，以便于施工

4、，施工后又能从 薄膜中挥发至大气中，从而使液态薄膜薄膜中挥发至大气中，从而使液态薄膜 形成固态的涂膜。形成固态的涂膜。 助剂助剂：虽然用量少，但对涂料的储存性、：虽然用量少，但对涂料的储存性、 施工性以及对所形成涂膜的物理性质有施工性以及对所形成涂膜的物理性质有 明显的作用。明显的作用。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 涂料的分类涂料的分类 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 分分 类类 成膜干成膜干 燥机理燥机理 成膜物质成膜物质 为基础为基础 涂膜涂膜 功能功能 固化干燥类固化干燥类 溶剂挥发类溶剂挥发类 17类类 装饰性涂料装饰性涂

5、料 保护性涂料保护性涂料 特殊功能涂料特殊功能涂料 涂料成膜机理涂料成膜机理 物理成膜方式物理成膜方式：非转化型成膜物质：非转化型成膜物质 溶剂挥发成膜方式溶剂挥发成膜方式 聚合物凝聚成膜方式聚合物凝聚成膜方式 化学成膜方式化学成膜方式：转化型成膜物质：转化型成膜物质 漆膜的直接氧化聚合漆膜的直接氧化聚合 A. 涂料组分之间发生化学反应的交联固涂料组分之间发生化学反应的交联固 化化 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 涂膜防护机理涂膜防护机理 屏蔽机理：屏蔽机理：金属表面与外界环境隔离金属表面与外界环境隔离 防腐机理：防腐机理：钝化、保护性物质、有机钝化、保护性物质、

6、有机 缓蚀剂缓蚀剂 渗透机理：渗透机理：毛细血管结构进入和内部毛细血管结构进入和内部 扩散渗透，减少渗透性扩散渗透，减少渗透性 涂膜的综合防蚀作用涂膜的综合防蚀作用：其一是防止涂其一是防止涂 膜外的腐蚀介质穿透涂膜侵蚀基材；其膜外的腐蚀介质穿透涂膜侵蚀基材；其 二是依靠防锈颜料起到对腐蚀的抑制作二是依靠防锈颜料起到对腐蚀的抑制作 用用 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 涂装的概念和一般工序涂装的概念和一般工序 概念概念使涂料在被涂的表面形成涂膜使涂料在被涂的表面形成涂膜 的全部工艺过程称为涂装工艺，简称涂的全部工艺过程称为涂装工艺，简称涂 装。装。 一般工序一般工序

7、 涂前表面预处理涂前表面预处理涂布涂布干燥固化干燥固化 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 现代四大涂装工艺现代四大涂装工艺 静电喷涂：静电喷涂：用静电喷枪使油漆雾化并带用静电喷枪使油漆雾化并带 负电荷，与接地的工件间形成高压静电负电荷，与接地的工件间形成高压静电 场，静电引力使漆雾均匀沉积在工件表场，静电引力使漆雾均匀沉积在工件表 面，形成均匀的漆膜。面，形成均匀的漆膜。 电泳涂装：电泳涂装：将被涂工件浸在水溶性涂料将被涂工件浸在水溶性涂料 中作为阳极（或阴极），另有一相对应中作为阳极（或阴极），另有一相对应 的阴极（或阳极），在两极间通直流电，的阴极（或阳极），在

8、两极间通直流电， 这时电泳漆中的树脂和颜料在直流电场这时电泳漆中的树脂和颜料在直流电场 的作用下移向工件，并沉积在工件表面，的作用下移向工件，并沉积在工件表面， 形成不溶于水的涂层，用水冲去附于表形成不溶于水的涂层，用水冲去附于表 面的槽液，烘干后形成均匀漆层。面的槽液，烘干后形成均匀漆层。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 现代四大涂装工艺现代四大涂装工艺 粉末喷涂：粉末喷涂：指将完全不含有机溶剂或水指将完全不含有机溶剂或水 的粉末涂料，采用静电方式或将工件加的粉末涂料，采用静电方式或将工件加 热到涂料熔点使粉末涂料吸附到被涂物热到涂料熔点使粉末涂料吸附到被涂物

9、上，经熔融或交联固化形成涂膜的工艺。上，经熔融或交联固化形成涂膜的工艺。 粘涂：粘涂：是将加入二硫化钼、金属粉末、是将加入二硫化钼、金属粉末、 陶瓷粉末和纤维等特殊填料的胶黏剂，陶瓷粉末和纤维等特殊填料的胶黏剂， 直接涂覆于材料表面，实现特定用途的直接涂覆于材料表面，实现特定用途的 一种表面工程技术。一种表面工程技术。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 高分子涂层高分子涂层 耐高温涂料耐高温涂料 烧蚀涂料烧蚀涂料 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 耐高温涂料耐高温涂料 （记号专用）（记号专用） 耐烧蚀涂料耐烧蚀涂料 高分子涂层高分子涂层

10、示温材料示温材料 伪装涂料伪装涂料 “隐身隐身”涂料涂料 防污涂料防污涂料 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 高分子涂层高分子涂层 导电涂料导电涂料 磁性涂料磁性涂料 发光、荧光和蓄光涂料发光、荧光和蓄光涂料 道路标志涂料道路标志涂料 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 热喷涂的概念热喷涂的概念 采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、采用气体、液体燃料或电弧、等离子弧、 激光等做热源，将粉末状的金属或非金属激光等做热源，将粉末状的金属或非金属 喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，并用喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，并用 热源自身的动力或外加高速气

11、流雾化，使热源自身的动力或外加高速气流雾化，使 喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向经过预喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向经过预 处理的工件表面，依靠喷涂材料的物理和处理的工件表面，依靠喷涂材料的物理和 化学变化，形成附着牢固的表面层的加工化学变化，形成附着牢固的表面层的加工 方法。方法。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 工业化热喷涂现场施工工业化热喷涂现场施工 热喷涂喷涂过程热喷涂喷涂过程 熔化：熔化：喷涂材料被加热成熔化或半熔喷涂材料被加热成熔化或半熔 化状态；化状态； 雾化：雾化：喷涂材料的熔滴被雾化；喷涂材料的熔滴被雾化； 飞行：飞行：雾化了的喷涂材料被气流或热雾

12、化了的喷涂材料被气流或热 源射流推动向前喷射飞行；源射流推动向前喷射飞行； 形成涂层：形成涂层： 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 堆堆 焊焊 概念：概念：是用焊接的方法把耐磨、耐蚀等特是用焊接的方法把耐磨、耐蚀等特 殊性能的填充金属熔覆在基体金属表面的殊性能的填充金属熔覆在基体金属表面的 一种工艺方法。一种工艺方法。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 电火花沉积堆焊电火花沉积堆焊 熔熔 结结 涂层熔化、凝结于金属表面，形成与基体涂层熔化、凝结于金属表面，形成与基体 具有冶金结合的表面层，这种表面冶金强具有冶金结合的表面层，这种表面冶金强

13、 化方法简称为化方法简称为“熔结熔结”。 表面冶金强化途径：表面熔化表面冶金强化途径：表面熔化结晶处理结晶处理 （高能束）；表面熔化（高能束）；表面熔化非晶态处理；表非晶态处理；表 面合金化；涂层熔化、凝结于表面。面合金化；涂层熔化、凝结于表面。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 熔结表面处理熔结表面处理 管内外壁高温熔结管内外壁高温熔结 电火花表面涂覆电火花表面涂覆 概念概念：电火花涂覆是直接利用电能的高电火花涂覆是直接利用电能的高 密度能量对金属表面进行涂覆处理的工密度能量对金属表面进行涂覆处理的工 艺，它是通过电极材料与金属零件表面艺，它是通过电极材料与金属零

14、件表面 的火花放电作用，把作为火花放电电极的火花放电作用，把作为火花放电电极 的导电材料（如的导电材料（如WC、TiC等）熔渗进金等）熔渗进金 属工件的表层，从而形成含电极材料的属工件的表层，从而形成含电极材料的 合金化的表面涂覆层，使工件表面的物合金化的表面涂覆层，使工件表面的物 理性能、化学性能和力学性能得到改善，理性能、化学性能和力学性能得到改善， 而其心部的组织和力学性能不发生变化。而其心部的组织和力学性能不发生变化。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 热浸镀热浸镀 概念：概念：简称热镀，是将工件浸在熔点较低简称热镀，是将工件浸在熔点较低 的与工件材料不同的

15、的与工件材料不同的液态金属液态金属中，在工件中，在工件 表面发生一系列物理和化学反应，取出冷表面发生一系列物理和化学反应，取出冷 却后，在表面形成所需的合金镀层。这种却后，在表面形成所需的合金镀层。这种 涂覆主要用来提高工件的防护能力，延长涂覆主要用来提高工件的防护能力，延长 使用寿命。使用寿命。 讨论：热浸镀和电镀、化学镀的区别是什讨论：热浸镀和电镀、化学镀的区别是什 么？么？ 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 搪瓷涂覆和陶瓷涂层搪瓷涂覆和陶瓷涂层 搪瓷搪瓷是将玻璃质瓷釉涂覆在金属基体表面，是将玻璃质瓷釉涂覆在金属基体表面， 经过高温烧结，瓷釉与金属之间发生物理经

16、过高温烧结，瓷釉与金属之间发生物理 化学反应而牢固结合，在整体上有金属的化学反应而牢固结合，在整体上有金属的 力学强度，表面有玻璃的耐蚀、耐热、耐力学强度，表面有玻璃的耐蚀、耐热、耐 磨、易洁和装饰等特性的一种涂层材料。磨、易洁和装饰等特性的一种涂层材料。 陶瓷涂层：陶瓷涂层：是以氧化物、碳化物、硅化物、是以氧化物、碳化物、硅化物、 硼化物、氮化物、金属陶瓷和其他无机物硼化物、氮化物、金属陶瓷和其他无机物 为原料，用各种方法涂覆在金属等基体表为原料，用各种方法涂覆在金属等基体表 面而使之具有耐热、耐蚀、耐磨以及某些面而使之具有耐热、耐蚀、耐磨以及某些 光、电等特性的一类涂层，主要用作金属光、电等特性的一类涂层，主要用作金属 等基体的高温防护涂层。等基体的高温防护涂层。 模模 仿 仿 成 成 功 功 追 追 求 求 卓 卓 越 越 塑料涂覆塑料涂覆 塑料涂覆是将塑料粉末涂料涂覆在金属塑料涂覆是将塑料粉末涂料涂覆在金属 等基体表面形成涂层，对金属等基体主等基体表面形成涂层，对金属等基体主 要起良好的防蚀作用。要起良好的防蚀作用。 从环境、安全和改进