對化學(xué)材料表面處理技術(shù)的研究

朱紅光

摘 要：化學(xué)材料表面處理技術(shù)主要是對物體表面的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，以使其達(dá)到某種特殊市場需求。該技術(shù)隨著市場需求以及工業(yè)技術(shù)的不斷提高，得到了一定的發(fā)展，為了解目前化學(xué)材料表面處理技術(shù)現(xiàn)狀，筆者嘗試對金剛石薄膜涂層技術(shù)、激光表面處理技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、化學(xué)鍍技術(shù)、電鍍法技術(shù)、表面擴(kuò)散滲透技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，并針對問題提出了一定建議。

關(guān)鍵詞：化學(xué)材料；表面處理；應(yīng)用

1 前言

化學(xué)材料表面處理不僅是化學(xué)學(xué)科的重要研究領(lǐng)域，而且是表面工程學(xué)的重要學(xué)科組成部分，這項(xiàng)技術(shù)目前在化學(xué)工業(yè)等重要領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)主要特點(diǎn)就是涵蓋的門類多，如有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、表面物理、等離子物理等等，并且通過對化學(xué)材料的物理、化學(xué)處理，改進(jìn)化學(xué)材料的組成與結(jié)構(gòu)，以使材料能夠適應(yīng)現(xiàn)代工作中耐腐蝕、耐高溫、抗磨損等的特殊材料需求，提高材料的使用效能。目前隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，對化學(xué)材料的特殊需求標(biāo)準(zhǔn)變得更高，為了適應(yīng)這一市場需求，化學(xué)材料表面處理技術(shù)得到了進(jìn)一步發(fā)展。總結(jié)目前的化學(xué)材料處理技術(shù)，并闡述不同技術(shù)的特點(diǎn)，對今后有效應(yīng)用化學(xué)處理技術(shù)以及推進(jìn)化學(xué)材料處理技術(shù)發(fā)展具有一定意義，因此筆者嘗試對化學(xué)材料表面處理技術(shù)做以總結(jié)研究。

2 化學(xué)材料表面處理技術(shù)

2.1 金剛石薄膜涂層技術(shù)

金剛石薄膜涂層技術(shù)是化學(xué)材料表面處理的重要應(yīng)用技術(shù)之一。該技術(shù)的特點(diǎn)是利用金剛石的高硬度，使之涂在需要高強(qiáng)度的材料表面，如刀具等，這樣被涂后的材料就能進(jìn)行一些特殊的工作。其主要實(shí)施流程是通過金剛石薄膜或者類金剛石薄膜，通過化學(xué)技術(shù)處理使其產(chǎn)生離子狀態(tài)的碳，然后將離子態(tài)涂在需要改進(jìn)的工具上，使離子態(tài)晶體化，這樣就能夠使金剛石薄膜或類金剛石薄膜涂在工具上。我國在這方面基礎(chǔ)應(yīng)用比較多，但是專業(yè)研究仍然存在不足，成果專業(yè)率不高，因此，為提升我國金剛石薄膜技術(shù)的應(yīng)用水平，需要在科研與應(yīng)用方面多下功夫。

2.2 激光表面處理技術(shù)

激光表面處理技術(shù)起步比較晚，但發(fā)展十分迅速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。該技術(shù)應(yīng)用的流程是利用大功率激光束，對材料表面進(jìn)行加熱精細(xì)化處理，使材料物理性能和化學(xué)性能有一定提升，進(jìn)而能夠達(dá)到使用要求。目前該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是精確、省時(shí)、節(jié)約。通過激光進(jìn)行熱處理范圍更加精確，處理更加精密，能夠有效改變物體表面結(jié)構(gòu)，提高物品表面功能屬性；激光表面處理更加快速，短時(shí)間就能夠完成，能夠節(jié)約改造時(shí)間；激光表面處理技術(shù)能夠有效節(jié)約需處理物品，不影響使用效果。目前，隨著市場需求不斷提高，激光表面處理技術(shù)出現(xiàn)了激光硬化、合金化、熔技術(shù)等，技術(shù)呈現(xiàn)多元性。同時(shí)應(yīng)用也由簡單物品向精密復(fù)雜物品應(yīng)用轉(zhuǎn)移，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。

2.3 熱噴涂技術(shù)

熱噴涂技術(shù)應(yīng)用時(shí)間比較長，技術(shù)相對比較成熟。該技術(shù)的特點(diǎn)是將涂料加熱軟化，再將其噴涂在需要進(jìn)行處理的化學(xué)材料表面上，然后通過涂料與被涂材料的化學(xué)反應(yīng)，形成特殊的表面涂層。該技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)多元性，已從最初的改變材料使用特性，向修補(bǔ)物品等領(lǐng)域不斷拓展。目前，該技術(shù)應(yīng)用比較多的有2種：一是火噴涂技術(shù)，該技術(shù)主要是通過氧氣燃燒使材料利用氣流附著在需要被處理的物品表面，形成特殊的化學(xué)材料涂層。二是電弧噴涂技術(shù)，該技術(shù)目前主要由普通噴涂、高速噴涂以及等離子噴涂3個(gè)方面技術(shù)組成，其中普通噴涂主要是利用金屬絲加熱形成高速氣流，將材料噴涂在被處理材料表面；高速噴涂就是利用特殊工具加速噴涂速度，使涂料更加均勻，增加噴涂效果；等離子噴涂是利用等離子熱源進(jìn)行噴涂，噴涂效果比較好。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，目前熱噴涂技術(shù)也在根據(jù)需要不斷向精細(xì)化、專業(yè)化方向發(fā)展。

2.4 化學(xué)鍍技術(shù)與電鍍法技術(shù)

化學(xué)鍍技術(shù)在化學(xué)材料處理方面應(yīng)用比較普遍，該技術(shù)最大的特點(diǎn)就是利用化學(xué)反應(yīng)為材料進(jìn)行鍍層，而不是通過電流的方式進(jìn)行鍍層。該技術(shù)的流程是根據(jù)材料需求，準(zhǔn)備好針對性的化學(xué)液體，將需要鍍層的材料放置在化學(xué)液體中留置，此時(shí)化學(xué)液體與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行材料涂層。由于該技術(shù)不適用電流，而是通過技術(shù)手段控制鍍層的厚度，因此得到特定標(biāo)準(zhǔn)的鍍層相對比較簡單，操作也比較簡便，因此目前許多特殊耐磨材料的處理多是通過化學(xué)鍍技術(shù)來處理。電鍍法技術(shù)目前在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍，該技術(shù)主要是通過電流的方式使某種物質(zhì)鍍在物品上，使之具有某種特殊屬性。該技術(shù)應(yīng)用有一定的局限性，即物品本身必須是平整的，且需要經(jīng)過除銹工作，這樣電鍍技術(shù)才能使物品鍍層更加均勻，更加耐使用。

2.5 表面擴(kuò)散滲透技術(shù)

表面擴(kuò)散滲透技術(shù)主要方法是將需處理物品放在準(zhǔn)備好的液體中，使液體中的各類成分如金屬、非金屬等與物品進(jìn)行充分滲透擴(kuò)散，使?jié)B透物與物品本身能夠更加深入的結(jié)合，不會(huì)產(chǎn)生隔層，從而形成物品的新特征，以滿足化學(xué)物理需要。該技術(shù)的主要優(yōu)勢在于滲透物與物品之間能夠充分滲透擴(kuò)散，形成的材料表面沒有明晰的分層，在高強(qiáng)度、耐腐蝕等特殊要求下不會(huì)因?yàn)槌霈F(xiàn)分層現(xiàn)象而降低物品的使用性。目前該技術(shù)滲透擴(kuò)散的物質(zhì)主要有兩類：滲碳技術(shù)和滲氮技術(shù)。兩者都是將物品放在介質(zhì)中進(jìn)行滲透擴(kuò)散，以使物品硬度、耐磨度提升。

3 結(jié)語

目前，國內(nèi)化學(xué)材料表面處理技術(shù)基礎(chǔ)應(yīng)用領(lǐng)域相對比較多，但科研、創(chuàng)新以及應(yīng)用方面仍然比較薄弱，隨著工業(yè)科技的發(fā)展，以及市場化需求標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，現(xiàn)階段的化學(xué)材料表面處理技術(shù)必然不能滿足市場需求，因此需要我們提前謀劃，盡早重視，尤其是針對目前市場發(fā)展前沿的需求，要針對化學(xué)材料表面處理技術(shù)進(jìn)行針對性的研究，并通過實(shí)踐來促進(jìn)技術(shù)的多元發(fā)展和創(chuàng)新應(yīng)用，以便為滿足市場需求夯實(shí)技術(shù)儲(chǔ)備。

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（作者單位：長春市城建工程學(xué)校）