化学材料的表面处理研究

徐慧娟　柳美方

摘要：化学表面处理技术就是用技术方法把要改变的物体表面实行化学特性的转变，比如利用物体表面涂层、电解或者是实行化学反应的形式转变物体表面化学构成等办法实行物体的表面处理。作为化学的分支学科，化学材料的表面处置长期以来都是有关研究人员不停探究与钻研的领域，伴随科学技术的持续进展和化学科目不断进步，有关化学材料表面处置有关研究理论愈来愈繁多。文章说明了化学材料表面处置的进展背景，而且就化学材料表面处置当中的几种重点技术实行了简单的比较，并且对其特征进行了阐述。

关键词：化学材料；表面处理；电解技术

化学材料表面处置技术就是经过技术把要革新的物品表层实行化学特性上的转变，比如在物品表层实行涂层等。化学表面处置是化学学科当中的非常关键的分支，同时也是表面工程学当中非常关键的学科，并且在最近这几年当中也拥有非常好的进展。

1化学材料表面处理的发展背景

化学材料的表面处理是化学学科中非常关键的分支，从1960年以后获得了持续进展，而且渐渐在化学科学里占有着愈来愈关键的地位。伴随时代的持续进展，化学材料表面处置现在也变成了跨学科、跨行业的综合性技术，其中含有包括等离子物理和表面化学在其中的多门学科，它是一个真实完成了学科融合的学科，其不管是理论性还是适用性都十分强。

化学材料表面处置实际上就是要尽量提高化学材料的性能，例如耐高温性、防腐性和导电、导磁性等多种性能，而且實行的对化学材料表面的处置，经过处置把化学材料自身的构成构造实行了转变与完备，让化学材料可以在工作过程中更为长久平稳地展现着自身的作用，尽量维持本身的高性能，增长本身的运用时间，进而更好地从高温等危险环境中实行工作，给化学钻研和有关工业建造释放更多的能量，提升工作效率，增加钻研进度。

伴随社会经济的持续进展和科学技术的持续进步，现在，不但我们的生活习惯产生了非常大的转变，而且全球的工业领域也不停随着年代的转变，搭乘着年代给工业进展建造的顺风舟，实行着愈演愈烈的技术创新。在这种大背景下，每个行业对化学原料的表层承受性都有着非常大的需求，现在，化学原料的表层处置重点有下面几个形式，它们是材料热处置、激光涂层和非金属涂层。化学材料表面处置技术的持续进展与完善符合历史趋向，对社会的良好进展拥有非常重要的意义。

2化学材料表面处理技术

2.1金刚石薄膜涂层技术

金刚石薄膜涂层技术是最为坚硬的耐磨涂层，同时也是表面处置钻研中十分关键的技术，其拥有十分宽广的运用前景。这个技术在制作刀具和电子元件上面都拥有非常好的成效。因为金刚石的硬度与导热率都十分高，而且化学性质相对比较稳定，与其余物质没有什么亲和性，所以往需要制作的物体上抹上一层金刚石薄膜，这样可以有效地提升工具的硬度程度，同时也能让处置完成的工具实行一些高强度的工作，也能完成一些在革新以前不能完成的特别任务。

这种技术的详细施行方式是：用金刚石薄膜或者是类金刚石薄膜，让它们经过化学反应，然后分离出离子态碳，之后再在将要涂抹的物件上面让离子态的碳开始晶体化，让金刚石或者是类金刚石可以焊合到工具的表面上。在现实操纵过程中，因为石墨非常多，成本相对来说也更少，所以运用类金刚石薄膜实行涂层的状况也会更加普遍。

因为金刚石拥有十分高的硬度，所以金刚石薄膜涂层这一技术拥有非常宽广的运用空间和充满无限可能性的进展前景。很多发达国家对于这种技术都拥有着非常多的理论与试验钻研，并且经过钻研获得的成效不停改良这一技术，在非常大程度上增强了金刚石薄膜与工业材料间的紧密程度，制造出非常多有关设施供应给国际市场。但是在中国这种技术的钻研与进展上处在劣势地位，没有非常深入的前沿性钻研与试验成效，而且也没有造成这一技术的产业化。

中国在金刚石薄膜涂层这一技术上面的钻研还处在劣势地位，所以一定要实行大规模的理论与试验钻研，而且还需要研究有关的处置设施，用理论来支撑试验，唯有这样才能够让金刚石薄膜涂层技术更为成熟，以制作出更为高水平的工具。

2.2化学镀技术

化学镀技术其实就是一种在没有通电状况下产生氧化还原反应，然后运用化学溶液把金属零件或者是非金属零件积聚在拥有对应浓度的化学沉积液当中，经过催化还原的反应把镀层平均地镀到物件表面的化学表面工程处置技术。

化学镀的工艺非常简便，运用领域也十分宽广，其运用的并不是电源，而是本身的催化还原反应，因此它的成效不会受到电源状况所影响，而且它也能够在还没有定型的物体上面镀出十分平均的厚度，并且因为化学反应是在不中断实行的，能够经过调整沉积液当中离子的数量来掌控镀层的厚度，而且处置方法也非常简便精准。并且，经过这样形式实行的表面处置拥有非常强的精密性，耐磨性也非常强，而且还能够经过这样的形式实行固定化学或者是物理特性的物品的制作。

2.3热喷涂技术

自从在20世纪初期从瑞士产生之后，热喷涂技术到现在已经差不多发展了一个世纪了，而且这一技术在很多国家获得了持续进展。热喷涂技术其实就是运用热源把涂层原料实行熔化，之后再运用高速的气流把它喷射到基体原料表层上面，这样就产生了涂层的技术。热喷涂涂层拥有非常多的优秀性能，比如有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等，所以它的运用也十分宽广，通常会运用到航天、机械建造和石油化工等等这些行业当中。现在热喷涂技术重点拥有等离子喷涂、电弧喷涂和火焰喷涂这3个工艺。目前，热喷涂技术也正往高效、高能和高速这3个层面上快速发展着，实现纳米、非晶、导热、催化、绝缘、导电等等这些功能的涂层也会渐渐变成在热喷涂层面钻研当中的热门。伴随着热喷涂技术的快速进展，热喷涂涂层也一定会更为普遍的运用到国民经济建造与不同领域里面。

下面就来说明一下火焰喷涂、电弧喷涂与等离子喷涂这3个技术。

2.3.1火焰喷涂技术

火焰喷涂技术也能够分成非常多的类型，当中经常会见到的就是普通火喷涂形式，它就是用氧气来当作燃料，然后实行加热喷涂原料，之后再运用高速气流把喷涂原料用喷射的方式来喷到物品的表层上面，这样就产生了涂层。除了这个以外，火焰喷涂技术还拥有超音速火焰喷涂与爆炸喷涂等喷涂形式，并且每个喷涂技术都在自己的领域当中展现着拥有自身特点的效用。

2.3.2电弧喷涂技术

电弧喷涂技术也能够非常普通电弧喷涂技术和超音速电弧喷涂技术这两种类型。普通电弧喷涂其实就是把电弧来当作重点原料，然后实行加热，之后再运用熔化后的金属丝所形成的高速气流进行雾化，最后在把喷涂原料喷射到需要处置的材料表层上就可以了，它是一个非常便捷的电弧喷涂技术。当中超音速电弧喷涂其实就是通过加快电弧喷涂速度来实行喷涂工作，这样的喷涂形式就是经过把电弧喷枪和电源进行改进来当作根本来实行的，经过这样形式实行处置之后的化学原料表层的涂层厚度会更为平均，当然效果也会更加完美。

2.3.3等离子喷涂

等离子喷涂其实就是经过转变热源的形式，运用等离子来增强最后的喷涂效果。

2.4激光表面处置技术

激光表面处置技术的进展到现在为止也已经有差不多半个世纪的时间了，在最近10年中，伴随社会经济的快速进展，其在化学原料表面处置市场当中逐渐拥有了愈来愈多的份额，它是现在社会当中最为热门的一种表面处置方法。这种技术就是运用大功率激光束来当作关键方法，对材料表层实行加热，然后运用这样的形式把材料自身的性能在不同层面上提高上来，来用作更为高强度的钻研与工作当中，提升了材料的运用效率。

大功率激光器的产生增加了激光表面处置技术的进展速度，激光技术已经发展到多领域中，拥有应用前景的表面处置工作都是通过激光来完成的，激光技术同样也在繁琐与多样化中发展。

激光表面处置技术优点有：（1）对于能量的传送更为便捷，能够选取性地对物体实行特定位置的处置，精准性更加强。（2）因为激光所造成的影响范畴十分小，并且能量也十分聚集，因而处置用时会很少，所花费成本会十分少，并且成效也十分好。（3）能够处置一些外形比较繁瑣的物体。

2.5电镀法

在工业当中有非常多的领域都会运用到电镀法，特别是在金属装饰与制备特殊合金层面。它与其他表层的处置形式是不相同的，而且电镀法对于物体本身的物理化学性质还拥有一些别的需求。其要求物体一定要拥有平整的表面，不然镀层就会不均匀。其还需要物体表面一定不可以生锈，要是拥有锈迹那么就不能产生非常好的效果。到现在为止，进展比较完善的有镀铜与镀锌等工艺。而且还产生了很多新的工艺，促进了电镀技术的多种多样，而且还拓展了它的运用范畴。

2.6化学转化膜技术

化学转化膜说的是在金属的表层上面抹上一层介质，这种介质当中的阴离子可以和金属原子一起产生反应，进而会产生一层化学反应膜，这样就实现了涂层的目的。所产生的化学膜涂层通常会拥有十分好的绝缘特性，所以这一技术通常会运用到绝缘原料的制作工艺当中，而且它也能够来用于涂装的底层，拥有十分高的运用价值。

2.7表面扩散渗入技术

表面扩散渗入技术是把物体放到有关的介质当中，经过介质当中的金属或者是非金属往介质当中渗入实现涂层目的的技艺。表面渗透技术与电镀、热喷涂等其他技术不一样，它不是把元素遮盖到物体的表面上，而是让元素直接渗入到物体里面，使用这样的方法得到的新物体，渗透元素与之前物体之间的融合是没有分层的，镀层与基体间的融合度也会更加好。下面简单说y表面渗碳与表面渗氮这两个技术的应用。

2.7.1渗碳技术

渗碳技术是把物体放到渗碳介质当中，然后对它加热，拿出之后通过淬火与低温回火，把碳渗透到物体里面，来加强物体表层强度、耐磨度和内部韧度，以此来增长物体的运用时间与运用强度。

2.7.2渗氮技术

渗氮技术是把氮元素渗透到物体里面，产生物体高硬度与高耐磨性的性质。这种技术重点是把氮渗透到特定钢上面，而且需要的时间比较长，所以这种技术的使用不是很普遍。

2.8化学气相沉积法

化学气相沉积法是获得固态薄膜镀层十分有用的一个手段，它是经过气态的物质在物体表层产生化学反应并且沉积到物体表面上产生的一种涂层技艺。这种方法获得的固态薄膜拥有非常高的纯度，它是制造这种类型镀层最普遍的一种方法。

但是，这样方法还有不足的地方，比如它对于温度的需求非常高，当时过于高的温度又容易致使零件物理性质上产生转变，减少了物体自身的工作性能。

3结语

跟随社会经济与工业技术的快速进展，化学原料的表面处置技术同样也正向着全面化的层面所发展着。我们一定要准确地意识到上面所说到的几种表面处置方式，将它们成功并且正确地运用到现实化学处理当中。