山东杜乐希纳米涂层技术的制造方法主要包括气相沉积、各类喷涂(含常温喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂等)、镀覆(含电镀和化学镀)等多种方法。总的说来,利用现有的涂层技术,根据所要求的性能,添加适当的纳米材料,并对涂层工艺作相应调整,可以获得所需的纳米涂层。
1. 气相沉积
采用化学或物理气相沉积法可以在基体表面上形成纳米薄膜或得到纳米涂层。这种涂层与采用直流磁控溅射法在400e时制备的TiN涂层相比,更加致密,表面平滑,耐磨性较好。经进一步的研究表明,成膜温度对薄膜微结构有很大影响,衬底温度的提高促进了薄膜晶态率的提高和Si晶粒的长大。
2. 纳米喷涂
热喷涂方法制备纳米结构涂层的主要优点是工艺简单,涂层和基体选择范围大,涂层厚度变化范围大,沉积率高,容易形成复合涂层等。采用各种方法将分散的纳米粒子组装起来,可以提高喷涂粉末单体的质量。研究表明,快速的加热和短时间的停留是抑制颗粒长大和原始扩散的主要条件。等离子喷涂的工作温度虽然较高,但冷速极快(106~107K/s),粉末颗粒在火焰中的停留时间短(3~10s),在这种工艺条件下,原子来不及扩散,纳米颗粒来不及长大,因此可以在涂层中形成纳米晶。
3. 纳米涂装
近年来,将纳米颗粒用于涂料改性的研究取得了很大的进展。在普通的涂料中,添加适当的纳米颗粒,可以大幅度提高涂料的悬浮稳定性、耐水洗性、附着力、光洁度、抗老化性等,并可同时得到一些特殊性能如光催光、吸收电磁波、防静电等。纳米涂装的工艺研究主要集中在研究特定的纳米颗粒所具有的光、电、磁及表面物理化学性能。
4. 纳米电刷镀
电刷镀是一种在常温和无镀槽条件下,向工件表面快速电沉积金属,达到恢复工件被磨损的尺寸、强化防护材料表面、延长零件使用寿命的新技术。将纳米颗粒分散在镀液中使之与金属离子共沉积在基体表面上可以形成纳米复合镀层。由于纳米粒子具有优异的力学性能,使得复合镀层具有很好的耐磨和耐腐蚀性能。纳米粉末在电刷镀液中的稳定悬浮是实现纳米电刷镀的关键。
5. 纳米化学镀
与普通复合镀层相比,纳米化学镀所得到的镀层不仅耐磨性好,耐腐蚀性也很强。经研究表明,镀液温度是影响酸性化学镀沉积速率的重要因素之一,当温度低于65e时,镀层增重很慢;随温度升高镀层增重加快,但温度过高会引起镀液的分解和纳米颗粒的团聚,理想的施镀温度为85~95e。随着施镀时间增加,镀层先增重而后变化不大。纳米颗粒的用量也是影响复合镀的重要因素之一。适量的颗粒,有利于共沉积;含量过高,微粒聚集倾向大,反而阻碍共沉积。
6. 电沉积
电沉积也是制备纳米涂层的有效方法。电沉积法因其沉积层致密,合金成分易于控制,设备简单、投资少而备受关注。近年来发展的喷射电沉积和脉冲电沉积法都得到了很好的应用。文献采用电沉积方法制备镍/碳纳米管复合镀层,研究了镀液中碳纳米管的悬浮量、镀液温度、pH值、阴极电流密度及搅拌速度对镀层碳纳米管含量的影响。当碳纳米管在镀液中的悬浮量为1. 2g/L时,其共沉积量最大,碳纳米管的悬浮量过大,将产生团聚现象,反而不利于其沉积在阴极表面。阴极电流密度在3. 0A/dm2时,最有利于碳纳米管与镍金属共沉积,电流密度增大,阴极对吸附着正离子的碳纳米管的静电引力增强,碳纳米管的沉积量增加,但是当电流密度过大时,阴极的沉积物主要为镍,碳纳米管的相对量反而下降。而镀液的温度和pH值对碳纳米管的共沉积量的影响相对较小。
杜乐希纳米涂层工艺研究