满分组,表面技术

第四节涂层形成机制现代表面工程技术

满分组小组成员丁文圆庞浩李柳青蒋智秋崔园春王琴熊胜佳桑建权陈伟Contents《目录》1.相关知识解释2.金属涂层形成机制3.非金属涂层形成机制4.案例分析5.总结涂层

涂料一次施涂所得到的固态连续膜，是为了防护，绝缘，装饰等目的，涂布于金属，织物，塑料等基体上的塑料薄层。涂料可以为气态、液态、固态，通常根据需要喷涂的基质决定涂料的种类和状态。

1.相关知识链接热浸镀层

热浸镀简称热镀。热镀是把被镀件浸入到熔融的金属液体中使其表面形成金属镀层的一种工艺方法。镀层金属的熔点必须比被镀金属的熔点低得多，故热镀层金属都采用低熔点金属及其合金，如锡（231.9℃）铅（327.4℃）锌（419.5℃）铝(658.7℃)及其合金，钢是最常用的基体金属。热喷涂层

是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备的基体表面，形成某种喷涂沉积层。它是利用某种热源（如电弧、等离子喷涂或燃烧火焰等）将粉末状或丝状的金属或非金属材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰留本身或压缩空气以一定速度喷射到预处理过的基体表面，沉积而形成具有各种功能的表面涂层的一种技术。

等离子热喷涂工作原理燃烧火焰热喷涂工作原理堆焊层

用电焊或气焊法把金属熔化，堆在工具或机器零件上的焊接法。通常用来修复磨损和崩裂部分。

热烫印层

在一定的压力和温度下,将金属箔或颜料箔烫印到承印物上的工艺.电沉积电泳涂漆中的一个过程，在直流电场作用下带电荷的树脂粒子到达相反电极，通过放电(或得到电子)析出不溶于水的漆膜沉积在被涂物表面。它是电泳涂装过程中的主要反应，反应时首先是在电力线密度特别高的部位进行(如被涂物的边缘棱角和尖端处)，一旦沉积发生，被涂物就具有一定程度的绝缘性，电沉积逐渐向电力线密度低的部位移动，直到最后得到完全均匀的涂层为止。

电沉积试验原理图扩散涂层

将某种元素扩散进入基体内，使基体表面形成一种不同于基体的功能面。常见的扩散涂层元素有锌、铬、铝、硅等。离子注入及冲击镀涂层

将工件放置在离子注入装置的真空靶室中,再将所需的各种元素离子加速,使他们形成数万乃至数百万电子伏特能量的离子束流,并注入到工件表面上,令表层发生物理\化学和冶金性能的转变,从而形成不同于基体材料的一个功能层.

将待镀金属工件放在辊筒内,同时加入镀覆用的材料,镀覆的金属颗粒由于冲击而沉积在工件表面形成所需的涂层.化学沉积化学沉积是利用一种合适的还原剂使镀液中的金属离子还原并沉积在基体表面上的化学还原过程。与电化学沉积不同，化学沉积不需要整流电源和阳极。

气相沉积气相沉积技术是利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性或装饰性的金属、非金属或化合物涂层。气相沉积技术按照成膜机理，可分为化学气相沉积、物理气相沉积和等离子体气相沉积。

三氧化二铝的ALCVD气相沉积装置表面高温熔融形成机制2.金属涂层形成机制金属涂层形成机制电沉积形成机制化学沉积形成机制离子注入及冲击镀层形成机制气相沉积形成机制扩散涂层形成机制热喷涂层形成机制热浸镀层形成机制堆焊层形成机制热烫印层形成机制真空熔结涂层形成机制自蔓延高温合成涂层形成机制铸渗涂层形成机制电火花涂层性能高形成机制电镀层形成机制电刷层形成机制3.非金属涂层形成机制非金属涂层形成机制有机涂料涂层形成机制氧化聚合型溶剂挥发型固化剂固化型加热固化型生物酶催化型无机涂料涂层形成机制高温熔融固化-瓷釉层形成机制常温化合形成涂层粘结形成涂层塑料涂层形成机制4.重点分析

热喷涂层形成机制1.喷涂材料进入热源到形成涂层鹏图过程喷涂材料被加热、熔化熔化的喷涂材料被雾化熔融或软化的微粒的喷射飞行粒子在基体表面发生碰撞、变形、凝固和堆积2.热喷涂原理3。热喷涂的种类4.热喷涂的特点热烫印形成机制问题:热烫印过程中，电化铝箔四层的作用???1.基膜层起支撑其上的三层涂层的作用。2.醇溶性染色树脂层决定了电化铝层的色彩，还使铝涂层与基膜层结合在一起，且在烫印的温度和压力下，能够保证铝涂层与基膜层分离，以便铝层可迅速从基膜上脱离转印到承印物上。3.镀铝层是气态铝在真空下均匀附在颜色层表面的，在热烫印过程是承印的主体。4.胶黏层是使电化铝层在热烫印时能在压力的作用下粘接到被烫印的材料上去，要求其在烫印温度下熔融，其黏结力要大于脱离层。气相沉积形成机制化学气相淀积[CVD(ChemicalVaporDeposition)]，指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在超大规模集成电路中很多薄膜都是采用CVD方法制备。CVD特点：淀积温度低，薄膜成份易控，膜厚与淀积时间成正比，均匀性，重复性好，台阶覆盖性优良。物理气相沉积（PVD）物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。物理气象沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，目前应用较广的是离子镀。离子镀是借助于惰性气体辉光放电，使镀料（如金属钛）气化蒸发离子化，离子经电场加速，以较高能量轰击工件表面，此时如通入CO2，N2等反应气体，便可在工件表面获得Ti