滿分組,表面技術

第四節(jié)涂層形成機制現(xiàn)代表面工程技術

滿分組小組成員丁文圓龐浩李柳青蔣智秋崔園春王琴熊勝佳桑建權陳偉Contents《目錄》1.相關知識解釋2.金屬涂層形成機制3.非金屬涂層形成機制4.案例分析5.總結涂層

涂料一次施涂所得到的固態(tài)連續(xù)膜，是為了防護，絕緣，裝飾等目的，涂布于金屬，織物，塑料等基體上的塑料薄層。涂料可以為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，通常根據(jù)需要噴涂的基質決定涂料的種類和狀態(tài)。

1.相關知識鏈接熱浸鍍層

熱浸鍍簡稱熱鍍。熱鍍是把被鍍件浸入到熔融的金屬液體中使其表面形成金屬鍍層的一種工藝方法。鍍層金屬的熔點必須比被鍍金屬的熔點低得多，故熱鍍層金屬都采用低熔點金屬及其合金，如錫（231.9℃）鉛（327.4℃）鋅（419.5℃）鋁(658.7℃)及其合金，鋼是最常用的基體金屬。熱噴涂層

是指一系列過程，在這些過程中，細微而分散的金屬或非金屬的涂層材料，以一種熔化或半熔化狀態(tài)，沉積到一種經過制備的基體表面，形成某種噴涂沉積層。它是利用某種熱源（如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等）將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰留本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預處理過的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術。

等離子熱噴涂工作原理燃燒火焰熱噴涂工作原理堆焊層

用電焊或氣焊法把金屬熔化，堆在工具或機器零件上的焊接法。通常用來修復磨損和崩裂部分。

熱燙印層

在一定的壓力和溫度下,將金屬箔或顏料箔燙印到承印物上的工藝.電沉積電泳涂漆中的一個過程，在直流電場作用下帶電荷的樹脂粒子到達相反電極，通過放電(或得到電子)析出不溶于水的漆膜沉積在被涂物表面。它是電泳涂裝過程中的主要反應，反應時首先是在電力線密度特別高的部位進行(如被涂物的邊緣棱角和尖端處)，一旦沉積發(fā)生，被涂物就具有一定程度的絕緣性，電沉積逐漸向電力線密度低的部位移動，直到最后得到完全均勻的涂層為止。

電沉積試驗原理圖擴散涂層

將某種元素擴散進入基體內，使基體表面形成一種不同于基體的功能面。常見的擴散涂層元素有鋅、鉻、鋁、硅等。離子注入及沖擊鍍涂層

將工件放置在離子注入裝置的真空靶室中,再將所需的各種元素離子加速,使他們形成數(shù)萬乃至數(shù)百萬電子伏特能量的離子束流,并注入到工件表面上,令表層發(fā)生物理\化學和冶金性能的轉變,從而形成不同于基體材料的一個功能層.

將待鍍金屬工件放在輥筒內,同時加入鍍覆用的材料,鍍覆的金屬顆粒由于沖擊而沉積在工件表面形成所需的涂層.化學沉積化學沉積是利用一種合適的還原劑使鍍液中的金屬離子還原并沉積在基體表面上的化學還原過程。與電化學沉積不同，化學沉積不需要整流電源和陽極。

氣相沉積氣相沉積技術是利用氣相中發(fā)生的物理、化學過程，在工件表面形成功能性或裝飾性的金屬、非金屬或化合物涂層。氣相沉積技術按照成膜機理，可分為化學氣相沉積、物理氣相沉積和等離子體氣相沉積。

三氧化二鋁的ALCVD氣相沉積裝置表面高溫熔融形成機制2.金屬涂層形成機制金屬涂層形成機制電沉積形成機制化學沉積形成機制離子注入及沖擊鍍層形成機制氣相沉積形成機制擴散涂層形成機制熱噴涂層形成機制熱浸鍍層形成機制堆焊層形成機制熱燙印層形成機制真空熔結涂層形成機制自蔓延高溫合成涂層形成機制鑄滲涂層形成機制電火花涂層性能高形成機制電鍍層形成機制電刷層形成機制3.非金屬涂層形成機制非金屬涂層形成機制有機涂料涂層形成機制氧化聚合型溶劑揮發(fā)型固化劑固化型加熱固化型生物酶催化型無機涂料涂層形成機制高溫熔融固化-瓷釉層形成機制常溫化合形成涂層粘結形成涂層塑料涂層形成機制4.重點分析

熱噴涂層形成機制1.噴涂材料進入熱源到形成涂層鵬圖過程噴涂材料被加熱、熔化熔化的噴涂材料被霧化熔融或軟化的微粒的噴射飛行粒子在基體表面發(fā)生碰撞、變形、凝固和堆積2.熱噴涂原理3。熱噴涂的種類4.熱噴涂的特點熱燙印形成機制問題:熱燙印過程中，電化鋁箔四層的作用???1.基膜層起支撐其上的三層涂層的作用。2.醇溶性染色樹脂層決定了電化鋁層的色彩，還使鋁涂層與基膜層結合在一起，且在燙印的溫度和壓力下，能夠保證鋁涂層與基膜層分離，以便鋁層可迅速從基膜上脫離轉印到承印物上。3.鍍鋁層是氣態(tài)鋁在真空下均勻附在顏色層表面的，在熱燙印過程是承印的主體。4.膠黏層是使電化鋁層在熱燙印時能在壓力的作用下粘接到被燙印的材料上去，要求其在燙印溫度下熔融，其黏結力要大于脫離層。氣相沉積形成機制化學氣相淀積[CVD(ChemicalVaporDeposition)]，指把含有構成薄膜元素的氣態(tài)反應劑或液態(tài)反應劑的蒸氣及反應所需其它氣體引入反應室，在襯底表面發(fā)生化學反應生成薄膜的過程。在超大規(guī)模集成電路中很多薄膜都是采用CVD方法制備。CVD特點：淀積溫度低，薄膜成份易控，膜厚與淀積時間成正比，均勻性，重復性好，臺階覆蓋性優(yōu)良。物理氣相沉積（PVD）物理氣相沉積是通過蒸發(fā)，電離或濺射等過程，產生金屬粒子并與反應氣體反應形成化合物沉積在工件表面。物理氣象沉積方法有真空鍍，真空濺射和離子鍍三種，目前應用較廣的是離子鍍。離子鍍是借助于惰性氣體輝光放電，使鍍料（如金屬鈦）氣化蒸發(fā)離子化，離子經電場加速，以較高能量轟擊工件表面，此時如通入CO2，N2等反應氣體，便可在工件表面獲得Ti