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1、第25卷第9期甘肃科技Vol.25No.92009年5月GansuScienceandTechnologyMay.2009纳米涂层的研究现状及应用技术陶小娟(兰州石油机械研究所,甘肃兰州730050)摘要:简述了纳米表面涂层制备工艺的研究现状,分析了几种不同工艺在制备纳米表面层中的应用情况。介绍了纳米涂层性能方面研究的新进展,并对纳米涂层的应用范围和领域作了展望。关键词:纳米材料;纳米表面涂层;涂层技术;涂层性能中图分类号:TG174.1现代涂层和涂料技术的发展方向是要开发符合400℃时制备的TiN涂层相比,更加致密
2、,表面平滑,环保功能的高性能涂层和涂料。开发纳米涂层材料耐磨性较好。张溪文等人利用普通低压化学气相沉和涂层技术即解决了延长材料寿命和节约大量资金积技术在玻璃衬底上制备了大面积的纳米硅薄[5]问题,同时也符合环保要求。通过表面涂覆或表面膜,经进一步的研究表明,成膜温度对薄膜微结改性,改变固体表面的形态、化学成分、组织结构,可构有很大影响,衬底温度的提高促进了薄膜晶态率使基体的局部或整个表面的物理和化学性能得到提的提高和Si晶粒的长大。高,并赋予基体表面新的力学、光学、电磁学、热学和1.2纳米喷涂物理化学方面的功能,如提
3、高耐磨性或耐腐蚀性;改热喷涂方法制备纳米结构涂层的主要优点是工善表面的传热性、导电性、电磁屏蔽性、反光性等,提艺简单,涂层和基体选择范围大,涂层厚度变化范围[1]高或降低表面的摩擦系数。材料中某个相的某大,沉积率高,容易形成复合涂层等。将纳米粉末用一几何尺寸(颗粒度、直径、膜厚、晶粒度)为纳米级于热喷涂,需要解决两个问题:一是纳米粉末质量太[2]时,材料的特性往往会发生一定的突变。由于表小,比表面积大,在输送过程中容易导致管道堵塞,面效应、小尺寸效应和量子效应的影响,纳米材料在且因动量小无法在基体表面沉积成致密涂层,
4、直接物理性能、力学性能等方面都出现不同于宏观物质喷涂困难;二是在喷涂过程中必须保证纳米颗粒不的许多特性,表现为高强高韧、高比热、高热膨胀率、发生烧结,在最终的涂层中保持纳米晶结构。采用高电导率、导磁性、高特征频谱吸波性等,成为新世各种方法将分散的纳米粒子组装起来,可以提高喷[3][7]纪科技发展前沿的重要研究领域。可以预见,将涂粉末单体的质量。为了在涂层中保持纳米晶纳米材料与表面涂层技术相结合,制备含有纳米粉结构,一般采用高速喷涂工艺,如等离子喷涂和高速体的表面复合涂层,可以提高表面技术的改性效果。火焰热喷涂等。研究
5、表明,快速的加热和短时间的[8]停留是抑制颗粒长大和原始扩散的主要条件。1纳米涂层工艺研究等离子喷涂的工作温度虽然较高,但冷速极快(106纳米涂层的制造方法主要包括气相沉积、各类～107K/s),粉末颗粒在火焰中的停留时间短(3～喷涂(含常温喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂等)、镀10s),在这种工艺条件下,原子来不及扩散,纳米覆(含电镀和化学镀)等多种方法。总的说来,利用颗粒来不及长大,因此可以在涂层中形成纳米[9]现有的涂层技术,根据所要求的性能,添加适当的纳晶。米材料,并对涂层工艺作相应调整,可以获得所需的1.3纳米
6、涂装纳米涂层。近年来,将纳米颗粒用于涂料改性的研究取得1.1气相沉积了很大的进展。在普通的涂料中,添加适当的纳米采用化学或物理气相沉积法可以在基体表面上颗粒,可以大幅度提高涂料的悬浮稳定性、耐水洗形成纳米薄膜或得到纳米涂层。韩修训等人采用室性、附着力、光洁度、抗老化性等,并可同时得到一些温下磁过滤沉积法,在不锈钢基体表面上沉积TiN特殊性能如光催光、吸收电磁波、防静电等。[4]纳米涂层,这种涂层与采用直流磁控溅射法在纳米涂装的工艺研究主要集中在研究特定的纳78甘肃科技第25卷米颗粒所具有的光、电、磁及表面物理化学性能
7、。研反而阻碍共沉积。究表明,纳米TiO2对紫外线具有良好的吸收和散射1.6电沉积[10]性能,将纳米TiO2加入到普通涂料中,可以提高电沉积也是制备纳米涂层的有效方法。电沉积其抗老化性能。锐钛型TiO2在光照条件下,具有极法因其沉积层致密,合金成分易于控制,设备简单、强的氧化性能,可以将空气中的有机物如NOx、SO2投资少而备受关注。近年来发展的喷射电沉积和脉[11]冲电沉积法都得到了很好的应用[20]。文献[21]采等氧化成相应的酸,因此将添加了这种纳米TiO2的光催化涂料涂覆在窗玻璃、公路栏杆等表面上,可用电沉积
8、方法制备镍/碳纳米管复合镀层,研究了镀[12]以实现自洁净的效果。纳米颗粒尺寸小于红外液中碳纳米管的悬浮量、镀液温度、pH值、阴极电流线和雷达波长,且具有巨大的比表面积,因而具有极密度及搅拌速度对镀层碳纳米管含量的影响。当碳好的吸波特性,纳米SiC,Co,Ni等制成的宽频微波纳米管在镀液中的悬浮量为1.2g/L时,其共沉积吸收涂层,对50MHz
