(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910376682.9(22)申请日 2019.05.07
(71)申请人 南漳富元鼎航空器材配件有限公司
地址 441500 湖北省襄阳市南漳县涌泉工
业园（马家洲居委会一组）(72)发明人 宋彭川 王智慧 李艳珊 张玉强 徐星月 王坤 熊琰 (74)专利代理机构 北京中济纬天专利代理有限
公司 11429
代理人 邓佳(51)Int.Cl.
C08L 7/00(2006.01)C08L 11/00(2006.01)C08L 91/06(2006.01)C08L 91/00(2006.01)
C08K 13/04(2006.01)C08K 3/04(2006.01)C08K 5/18(2006.01)C08K 7/06(2006.01)C08K 3/36(2006.01)C08K 3/34(2006.01)C08K 5/375(2006.01)
(54)发明名称
一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料及其制备方法(57)摘要
本发明提出了一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，由以下原料按重量份制备而成：天然橡胶60-70份、改性顺丁橡胶30-40份、炭黑40-50份、硫化剂2-2.5份、软化剂8-10份、促进剂2-2.5份、常用防老剂3-3.5份、新型防老剂2-2.5份、抗臭氧防护蜡2-2.5份、分散剂4-5份和氧化锌3-5份。本发明制备方法简单，原料来源广，制得的橡胶胶料具有良好的耐老化、弹性、耐紫外、耐臭氧、耐氧化、耐磨、抗疲劳等性能，力学性能优异，
具有广阔的应用前景。
权利要求书2页 说明书8页
CN 110229386 A 2019.09.13
C N 110229386
A
权 利 要 求 书1/2页CN 110229386 A
1.一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，其特征在于，由以下原料制备而成：天然橡胶、改性顺丁橡胶、炭黑、硫化剂、软化剂、促进剂、常用防老剂、新型防老剂、抗臭氧防护蜡和氧化锌；
所述改性顺丁橡胶由以下方法制备而成：将硅烷偶联剂加入水-乙醇溶液中，在酸性条件下水解0.5h，然后加入碳纤维、纳米二氧化硅和高岭土搅拌反应1h，减压过滤，用去离子水洗涤，得到改性剂；
采用开炼机对顺丁橡胶进行塑炼，加入改性剂进行混炼，得到的混炼胶停放16h即得改性顺丁橡胶；
所述硅烷偶联剂为KH500，所述水-乙醇溶液中水和乙醇的体积比为1:1，所述碳纤维、纳米二氧化硅、高岭土和顺丁橡胶的质量比为1:2:1:20。
2.根据权利要求1所述一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：天然橡胶60-70份、改性顺丁橡胶30-40份、炭黑40-50份、硫化剂2-2.5份、软化剂8-10份、促进剂2-2.5份、常用防老剂3-
3.5份、新型防老剂2-2.5份、抗臭氧防护蜡2-2.5份、分散剂4-5份和氧化锌3-5份。
3.根据权利要求2所述一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：天然橡胶62-67份、改性顺丁橡胶32-36份、炭黑42-47份、硫化剂2.1-2.4份、软化剂8.5-9.5份、促进剂2.1-2.4份、常用防老剂3.1-3.3份、新型防老剂2.1-2.4份、抗臭氧防护蜡2.1-2.4份、分散剂
4.2-4.5份和氧化锌3.2-4.7份。
4.根据权利要求3所述一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，其特征在于，由以下原料按重量份制备而成：天然橡胶65份、改性顺丁橡胶34份、炭黑45份、硫化剂2.3份、软化剂9份、促进剂2.3份、常用防老剂3.2份、新型防老剂2.3份、抗臭氧防护蜡2.2份、分散剂4.4份和氧化锌4份。
5.根据权利要求1所述一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，其特征在于，所述硫化剂选自硫黄、硫化剂S、TMTD、TMRR、TRTD、DTDM、BPO、DCP和DTBP中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，其特征在于，所述促进剂选自促进剂D、促进剂DETU、促进剂DPG、促进剂M、促进剂TMTD、促进剂BZ、促进剂PZ、促进剂ZDC和促进剂CZ中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述一种耐臭氧防老的改性天然橡胶材料，其特征在于，所述新型防老剂由以下方法制备而成：向反应器中加入邻巯基苯胺、硝基苯和催化剂，升温至85℃，-1.2MPa真空减压蒸馏脱水30min后，将反应混合物转移至高压反应釜，加入活性金属催化剂和适量水，抽真空后加热至100℃，间歇性通入氢气进行催化加氢反应，当通入氢气的压力2.2MPa不再降低时降温至室温，将反应物过滤，滤液静置分层，回收下层活性金属催化剂，上层清液减压精馏回收过量的苯胺及副产物，最后蒸馏出产物I；
向装有机械搅拌器、温度计和冷凝器的四口反应瓶中加入苯酚、环丙酮、产物I以及贵金属催化剂，升温至回流温度反应2-3h，趁热过滤反应物，回收贵金属催化剂，滤液减压浓缩，柱层析色谱分离得到产物新型防老剂
所述催化剂为四甲基氢氧化铵；
所述金属催化剂为钯碳催化剂；
所述贵金属催化剂为金催化剂；
2
实验64 材料表面的硅烷化改性 一．实验目的 1.利用硅烷偶联剂改性有机或无机材料。 2.制备无机-有机杂化粉体或薄膜材料。 二．实验原理 很多纳米材料都是重要的无机化工产品，是橡胶.塑料.油漆.油墨.造纸.农药及牙膏等行业不可缺少的优良原料。以SiO2纳米颗粒为例，纯粹制备的SiO2颗粒表面上存在着大量的羟基基团，呈极性.亲水性强，众多的颗粒相互联结成链状，链状结构彼此又以氢键相互作用，形成由聚集体组成的立体网状结构，在这种立体网状结构中分子间作用力很强，应用过程中很难均匀分散在有机聚合物中，颗粒的纳米效应很难发挥出来。如何将纳米SiO2均匀分散在高分子材料中，以提高聚合物材料的各项性能是一个重要的研究方向。 硅烷偶联剂发展至今已有一百多种产品，按Y有机官能团的不同，可分为链系基类硅烷偶联剂.氨基硅烷偶联剂.环氧基类硅烷偶联剂.烷基丙烯酰氧基类硅烷偶联剂及双官能基型硅烷偶联剂等。 硅烷偶联剂处理技术原理简单.操作方便，其与材料表面的作用机理一直是研究的重点，目前关于硅烷在材料表面行为的理论有很多假设，主要有化学键理论.物理吸附理论.表面浸润理论.可逆水解平衡理论和酸碱相互作用理论等。 硅烷偶联剂分子含有两种反应性基团，化学结构可以用X3SiRY来表示，其中，X是可进行水解反应并生成硅烃基(Si-OH)的基团，如卤素.氨基.烷氧基和乙酰氧基等，硅醇基团可和无机物（如无机盐类.硅酸盐.金属及金属氧化物等）发生化学反应，生成稳定的化学键，将硅烷与无机材料连接起来。Y是非水解基团，可与有机基团如乙烯基.氨基.巯基.环氧基等起反应，从而提高硅烷与聚合物的粘连性。R是具有饱和键或不饱和键的碳链，将官能团Y 和Si原子连接起来。因此硅烷偶联剂分子被认为是连接无机材料和有机材料的“分子桥”，能将两种性质悬殊的材料牢固地连接在一起，形成无机相/硅烷偶联剂/有机相的结合形态，从而增加了后续有机涂层与基地材料的结合力。 一般来说，硅烷分子中的两个端基团既能分别参与各自的反应，也能同时起反应。通过适当的控制反应条件，可在不改变Y官能团的前提下取代X官能团，或者在保留X官能团的情况下，使Y官能团改性。若在水性介质中对Y官能团改性，那么X基团同时水解。则硅烷的作用过程依照四步反应模型来解释： ①与硅相连的3个Si-X基团水解成Si-OH; ②Si-OH之间缩合反应，脱水生成Si-OH的低聚硅烷； ③低聚物中的Si-OH与基体表面的-OH形成氢键； ④加热固化过程中发生脱水反应，与基材以共价键连接。 界面上硅烷偶联剂只有一个硅与基材表面键合，剩下两个Si-OH可与其他硅烷中的Si-OH 缩合形成Si-O-Si结构。 常用的硅烷偶联剂主要有; (十二烷基三甲氧基硅烷） （乙烯基三乙氧基硅烷）
表面改性技术在陶瓷材料中的应用 引言: 材料表面处理是材料表面改性和新材料制备的重要手段,材料表面改性是目前材料科学最活跃的领域之一。传统的表面改性技术,方法有渗氮、阳极氧化、化学气相沉积、物理气相沉积、离子束溅射沉积等。随着人们对材料表面重要性认识的提高,在传统的表面改性技术和方法的基础上,研究了许多用于改善材料表面性能的技术,主要包括两个方面:利用激光束或离子束的高能量在短时间内加热和熔化表面区域,从而形成一些异常的亚稳表面;离子注入或离子束混合技术把原子直接引进表面层中。陶瓷材料多具有离子键和共价键结构,键能高,原子间结合力强,表面自由能低,原子间距小,堆积致密,无自由电子运动。这些特性赋予了陶瓷材料高熔点、高硬度、高刚度、高化学稳定性、高绝缘绝热性能、热导率低、热膨胀系数小、摩擦系数小、无延展性等鲜明的特性。但陶瓷材料同样具有一些致命的弱点,如:塑性变形差,抗热震和抗疲劳性能差,对应力集中和裂纹敏感、质脆以及在高温环境中其强度、抗氧化性能等明显降低等。 正文: 一、陶瓷材料表面改性技术的应用 1.不同添加剂对陶瓷材料性能的影响。 由于陶瓷材料的耐高温特性经常被应用到高温环境中,特别是高温结构 陶瓷,其高温抗氧化性受到人们的关注。Si 3N 4 是一种强共价结合陶瓷,具有高 硬度、高强度、耐磨和耐腐蚀性好的性能。但是没有添加剂的Si 3N 4 几乎不 能烧结,陶瓷材料的高温强度强烈地受材料组成和显微结构的影响,而材料的显微结构特别是晶界相组成是受添加剂影响的,晶界相的组成对高温力学性能的影响极其敏感。对致密氮化硅而言,坯体中的物质传递对材料的氧化起着决定性作用,一般认为,在测试条件下,具有抛物线规律的氮化硅材料,其决定氧化的主要因素取决于晶界的添加剂离子和杂质离子的扩散速率,不同的添加剂对氮化硅陶瓷的氧化行为影响有所不同[1,2,3]。 2．离子注入技术。 离子注入就是用离子化粒子,经过加速和分离的高能量离子束作用于材料表面,使之产生一定厚度的注入层而改变其表面特性。可根据需要选择要注入的元素,并根据工艺条件控制注入元素的浓度分布和注入深度,形成所需要的过饱和固溶体、亚稳相和各种平衡相,以及一般冶金方法无法得到的合金相或金属间化合物,可直接获得马氏体硬化表面,得到所需要的表面结构和性能由于形成的改性表面不受热力学条件的限制(相平衡、固溶度),所以具有独特的优点。离子注入表面处理技术有:金属蒸汽真空弧离子源离子注入,等离子源注入等。在相同的条件下,重离子比轻离子有更强烈的辐射硬化,因此其对抗弯强度的增加更显著;由于单晶的表面缺陷少所以增加效果 更好]7,6[。
材料改性与表面工程 镁合金被誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”。他是金属结构材料中最轻的一种，镁合金从早期被应用于航空航天工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方面的应用有了很大发展。但是镁合金的耐蚀性耐磨性硬度及耐高温性能较差，在某种程度上又制约了镁合金材料的广泛应用。采用冷喷涂技术在镁合金表面喷涂覆盖上一层致密的保护膜，是解决镁合金腐蚀和磨损问题，提高镁合金铸件使用寿命，拓宽镁合金应用范围的关键之一。 1．冷喷涂原理和特点 超音速冷喷涂（简称冷喷涂）是近年发展起来的一种新型涂层制备工艺，常以金属材料（如钛、镍、钨、钴、铜、合金等）[1-5]为喷涂材料进行金属表面改性和功能涂层的制备。 冷喷涂技术[6]就是将经过一定低温预热的高压（1.5～3.5MPa）气体（N2、He 或压缩气体）分两路，一路通过送粉器，携带经预热（100～600℃）的粉末粒子（1～50 m）从轴向送入高速气流中；另一路通过加热器使气体膨胀，提高气流速度（300～1200 m／s），最后两路气流进入喷枪，在其中形成气─固双相流，在完全固态下撞击基体，通过较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。在喷涂过程中，喷枪距离为5～30 mm。 冷喷涂实现低温状态下的金属涂层沉积，具有如下主要优点：其一，喷涂粉末在加工过程中工作温度低，几乎无氧化现象，涂层表面组织均匀；其二，涂层密度大、结合强度高；其三，涂层材料适用广泛，可制备硬度大、耐磨性高、强度高的涂层；其四，可以加工具有特殊物理化学性质的涂层；其五，组织稳定；其六，涂层表面具有残余的压应力，使耐疲劳性增加；其七，喷涂粉末可以回收再利用。 2.国内外用冷喷涂技术在镁合金基体上喷涂铝合金涂层的研究现状 Yongshan Tao[7]等人用冷喷涂的方法在AZ91D镁合金表面沉积一层纯铝涂层，发现涂层中存在微米尺寸的裂纹和孔洞，涂层颗粒边界处中形成了新的界面和亚晶相；在质量分数为3.5%的中性NaCl溶液中浸渍后发现涂层的抗点蚀性能比具有相似纯度的铝块好。在浸渍过程中，由于在涂层中存在着相互独立的微米级或纳米级的孔洞而发生了传质现象。在浸渍十天之后，由于涂层致密细颗粒的结构，它仍然可以为AZ91D 镁合金基体提供良好的耐蚀性保护。 他们还在铝粉中加入α-Al2O3作为增强颗粒，发现涂层和纯铝涂层相比有较小的气孔率，由于α-Al2O3在基体上的渗透和侵蚀，涂层和基体之间的结合力也增强；α-Al2O3在铝基体上的捣固和增强作用涂层具
材料表面改性方法 材料表面改性是指不改变材料整体（基体）特性，仅改变材料近表面层的物理、化学特性的表面处理手段，材料表面改性也可以称为材料表面强化处理。 现代材料表面改性目的：是把材料表面与基体看作为一个统一的系统进行设计与改性，以最经济、最有效的方法改变材料近表面层的形态、化学成份和组织结构，赋予新的复合性能，以新型的功能，实现新的工程应用。现代材料表面改性技术就是应用物理、化学、电子学、机械学、材料学的知识,对产品或材料进行处理，赋予材料表面减磨、耐磨、耐蚀、耐热、隔热、抗氧化、防辐射以及声光电磁热等特殊功能的技术。 分类： 1、传统的表面改性技术： 表面热处理：通过对钢件表面的加热、冷却而改变表层力学性能的金属热处理工艺。表面淬火是表面热处理的主要内容，其目的是获得高硬度的表面层和有利的内应力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲劳性能。 表面渗碳：面渗碳处理:将含碳(0.1~0.25)的钢放到碳势高的环境介质中,通过让活性高的碳原子扩散到钢的内部,形成一定厚度的碳含量较高的渗碳层,再经过淬火\回火,使工件的表面层得到碳含量高的M,而心部因碳含量保持原始浓度而得到碳含量低的M,M的硬度主要与其碳含量有关,故经渗碳处理和后续热处理可使工件获得外硬内韧的性能. 2、60年代以来：传统的淬火已由火焰加热发展为高频加热 高频加热设备是采用磁场感应涡流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内磁力线通过金属材质时，使锅炉体本身自行高速发热，然后再加热物质，并且能在短时间内达到令人满意的温度。 3、70年代以来： 化学镀：是指在不用外加电流的情况下,在同一溶液中使用还原剂使金属离子在具有催化活性的表面上沉积出金属镀层的方法。 4、近30年来： 热喷涂：热喷涂是指一系列过程，在这些过程中，细微而分散的金属或非金属的涂层材料，以一种熔化或半熔化状态，沉积到一种经过制备
第一章 金属材料的耐蚀性 1 耐蚀材料： 金属材料：铁碳合金的耐腐蚀性，耐腐蚀低合金钢，耐热钢与高温合金，不锈钢，铝和铝 合金，镍和镍合金，其他有色金属及合金。 非金属材料：非金属材料的腐蚀，合成树脂，常用塑料，橡胶，耐腐蚀无机非金属材料，炭、石墨材料，复合材料。 2 纯金属耐蚀的原因 由于自身热力学稳定性而耐腐蚀；由于钝化而耐蚀；由于形成有保护作用的产物膜而耐蚀。 3 合金化提高耐蚀性 加入适当的合金化元素，可以进一步提高材料的热力学稳定性； 加入适当的合金化元素，提高材料的钝化能力； 加入适当的合金化元素，形成表面保护膜的能力。 4 腐蚀的热力学条件： ， 去极化剂0还原反应的平衡点位大于金属M 氧化反应的平衡点位。 5 两类常见的去极化剂：氢离子，氧 6 金属腐蚀决定因素：热力学+动力学；热力学-反应倾向，动力学--反应速度 7 金属钝化条件：氧化性或含氧介质； 金属非钝化条件：在非氧化性介质中或还原性介质； 钝化膜的破坏： F-、Cl-、Br-等卤素离子。 8 工业性污染大气腐蚀性最强，其次是城市及沿海地区的大气，内地农村地区的大气腐蚀性最低。 9 耐蚀材料选用原则： 1强还原性或非氧化性环境：由于材料不易钝化或钝化膜不稳定，因此不宜使用可钝化材 料，应选择依靠自身热力学稳定的耐腐蚀材料 2 氧化性很强的环境：应该选择钛与钛合金、锆合金等； 3 氯离子环境：不宜使用钝化金属； 4 允许的腐蚀速率：使用不同类型的材料和构件，耐蚀性要求相对较低的通用材料一般可允许有较高的腐蚀速率； 5 对受力结构或重要构件：特别要防止发生应力腐蚀破裂，选材时要避免可能导致应力腐蚀的材料—介质组合。 6 利用已有经验 第六章 铝和铝合金 1 合金元素对其耐蚀性的影响：电位正移元素：Mn 、Cu 和Si ；电位负移元素： Zn 和Mg ； 牺牲阳极保护设计：加入Zn 、Al ，形成电位低的Al-Zn-Mg 第二相，作为阳极牺牲保护基体Al 相。 2 晶间腐蚀（1）腐蚀表现形势：腐蚀由表面开始，沿晶粒边界向材料内部发展； （2）两类情况 ① 晶间相电极电位比基体负：如Al-Mg 合金，其晶间相Mg5Al8电极电位比合金基体要低；② 晶间相电极电位比基体正：如Al-Cu 合金，其晶间相CuAl2电极电位比合金基体要正。 第二章 铁碳合金的耐蚀性 1 铁碳合金的结构类型：石墨最高为+0.37V ；铁素体最低为-0.44V ；渗碳体介于两者之间 铁碳合金腐蚀的原因： 由于组织的非均一性，铁碳合金与电解质溶液接触时，表面必然形成较大的电位差形成微电池结构，其中渗碳体和石墨作为阳极，而铁素体作为阴极，从而/0e e E E ->
金属材料耐腐蚀的选材顺序（由低到高） 一、不锈钢材料耐点腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀能力的顺序 1、奥氏体不锈钢： 1Cr18Ni9Ti→0Cr18Ni9（304）→0Cr18Ni11Ti（321）→00Cr19Ni10（304L）0Cr17Ni12Mo2Ti （316）→00Cr17Ni14Mo2（316L）→00Cr19Ni13Mo3（317L）→00Cr20Ni25Mo4.5Cu （904L）→00Cr27Ni31Mo4Cu 2、铁素体不锈钢： 0Cr13（410S）→0Cr13Al（405）→00Cr12Ti（409L）→00Cr17（430LX）→00Cr18Mo2→00Cr26Mo1→00Cr30Mo2 3、双相不锈钢： 00Cr18Ni5Mo3Si2（3RE60）→00Cr22Ni5Mo3N（SAF2205）→00Cr25Ni7Mo4N（SAF2507） 二、耐高温腐蚀用材的顺序 20＃→12Cr1MoV→12Cr2Mo1（2Cr-1Mo）→1Cr5Mo→1Cr9Mo→P91(10Cr9Mo1VNb）→0Cr25Ni20(310S) 三、耐应力腐蚀用材 16MnR→20R→12Cr1MoV 00Cr17Ni14Mo2（316L）→00Cr19Ni13Mo3（317L）→00Cr20Ni25Mo4.5Cu（904L）00Cr18Ni5Mo3Si2（3RE60）→00Cr22Ni5Mo3N（SAF2205）→00Cr25Ni7Mo4N（SAF2507）0Cr13（410S）→00Cr12Ti（409L）→00Cr17（430LX）→00Cr18Mo2→00Cr26M o1 注：铁素体不锈钢和双相不锈钢不得在大于350℃的环境中使用。 材料的耐腐蚀性能 钽：钽金属材料的耐腐蚀性能可同玻璃相比美，在环境温度下，除了氢氟酸外，对所有的酸都具有良好的耐腐蚀性，钽金属在高温下易被强碱腐蚀。钽金属对除了SO3-2及氟的酸性盐溶液以外的所有氢化性及非氢化性盐溶液具有较强的耐腐蚀性。在高温下在硫酸及碳酸溶液中易受腐蚀，非凡是氟离子存在时腐蚀会严重。 l蒙耐尔合金：蒙耐尔合金在有色金属与合金中，最耐氢氟酸（或氟化氢）腐蚀，在介质相当宽的浓度和强度范围内有很好的稳定性，也可用于氯化物，海水，碱等介质中作防腐材料。蒙耐尔合金不适用于强氧酸，如硝酸及亚硝酸，也不适用酸性铁盐，锡盐等溶液中。
材料改性
浅谈表面改性 摘要：本文主要总结了各种材料的改性及改性剂对其的影响，其中还涉及到各种改性方法及对材料改性的展望。 关键字：表面改性纳米金属 1 引言 表面改性是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等。表面改性的方法有很多报道，大体上可以归结为:表面化学反应法、表面接枝法、表面复合化法等。 表面改性技术(surface modified technique) 则是采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能的一类热处理技术。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等);表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂、激光重熔复合等门薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性。使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。 2表面改性对不同材料性能的影响 2.1 对SF/PP复合材料性能的影响 剑麻纤维（SF）因具有较高的比强度和比模量而成为树脂基体较好的天然纤维增强材料，适用于制备成本低、比模量高和耐冲击的纤维/树脂复合材料。国内常用马来酸酐接枝聚丙烯或有机硅烷为界面相容剂，来提高SF/PP复合材料的力学性能，表面改性可以提高纤维与PP基体的黏合性。使SF/PP复合材料的力学性能和流动性能提高，吸水率下降【1】。 2.2对羟基磷灰石蛋白吸附的影响 羟基磷灰石因为与人体骨组织中的无机组分相近而被广泛应用于有机/ 无机复合物中。但是, HAP 表面具有亲水性, 大多数应用于骨修复的有机材料具有疏水性, 两者的极性差异导致了界面相容性下降, 进而降低复合物的力学性能。克服这一困难最常用的方法
材料表面的硅烷化改性 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
实验64 材料表面的硅烷化改性 一．实验目的 1.利用硅烷偶联剂改性有机或无机材料。 2.制备无机-有机杂化粉体或薄膜材料。 二．实验原理 很多纳米材料都是重要的无机化工产品，是橡胶.塑料.油漆.油墨.造纸.农药及牙膏等行业不可缺少的优良原料。以SiO2纳米颗粒为例，纯粹制备的SiO2颗粒表面上存在着大量的羟基基团，呈极性.亲水性强，众多的颗粒相互联结成链状，链状结构彼此又以氢键相互作用，形成由聚集体组成的立体网状结构，在这种立体网状结构中分子间作用力很强，应用过程中很难均匀分散在有机聚合物中，颗粒的纳米效应很难发挥出来。如何将纳米SiO2均匀分散在高分子材料中，以提高聚合物材料的各项性能是一个重要的研究方向。 硅烷偶联剂发展至今已有一百多种产品，按Y有机官能团的不同，可分为链系基类硅烷偶联剂.氨基硅烷偶联剂.环氧基类硅烷偶联剂.烷基丙烯酰氧基类硅烷偶联剂及双官能基型硅烷偶联剂等。 硅烷偶联剂处理技术原理简单.操作方便，其与材料表面的作用机理一直是研究的重点，目前关于硅烷在材料表面行为的理论有很多假设，主要有化学键理论.物理吸附理论.表面浸润理论.可逆水解平衡理论和酸碱相互作用理论等。 硅烷偶联剂分子含有两种反应性基团，化学结构可以用X3SiRY来表示，其中，X是可进行水解反应并生成硅烃基(Si-OH)的基团，如卤素.氨基.烷氧基和乙酰氧基等，硅醇基团可和无机物（如无机盐类.硅酸盐.金属及金属氧化物等）发生化学反应，生成稳定的化学键，将硅烷与无机材料连接起来。Y是非水解
1.表面技术概念：广义：是直接与各种表面现象或过程有关的，是能为人类造福或被人类利用的技术；通过物理、化学或机械以及复合方法，使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而赋予表面与基体不同的性能； 通过物理、化学或机械以及复合方法，使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而赋予表面与基体不同的性能； 2.按照作用原理分类（matton分类）： （1）原子沉积：以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度沉积在基体表面上，如电镀，化学镀，PVD，CVD等； （2）颗粒沉积：以宏观尺度形态在基体上形成覆盖层，如热喷涂，冷喷涂，或搪瓷涂层；（3）整体覆盖：沉积材料同一时间整体涂覆在基体上，如热浸镀，涂装，堆焊和包箔等；（4）表面改性：用物理、化学、机械等方法改变材料表面形貌，化学成分，组织结构和应力状态灯，如喷丸，喷砂，化学热处理； 3.基体表面预处理： 概念：用物理、化学方法除去基体表面的油污，氧化皮及其它污染物，使基体表面呈现出一定的粗糙度和清洁度； 前处理包括：（1）表面整平：使表面平整，光滑，达到要求的粗糙度，抛光，磨光，滚光；（2）除油（脱脂）：有机除油，化学法，电化学法； （3）除锈（酸洗）：化学、电化学； （4）弱腐蚀（活化）：电镀、化学镀，除去表面钝化膜，露出新鲜晶格组织稀酸稀碱中处理； 4.喷砂：定义：利用压缩空气把磨料高速喷到零件表面，对其清理的方法。钢砂，石英砂，氧化铝，碳化硅； 应用范围：（1）可清除热处理件（锻件、铸件）表面氧化皮，型砂； （2）可除去工件表面毛刺，锈蚀，油污； （3）对于不宜用酸洗除氧化皮工件，可用喷砂代替； （4）对于某些表面技术，如热喷涂，涂装，可用喷砂产生一定粗糙度，产生“锚固效应”；喷丸：与喷砂原理和设备类似，只是采用的磨料不同， 应用范围：①是零件产生压应力，从而提高零件的疲劳强度和抗应力及抗腐蚀能力。②代替一般冷热成型工艺，可对大型薄壁铝制零件进行成型加工，这样可避免零件表面残留的张应力而形成有利的压应力。③对扭曲的薄壁零件进行校正，经喷丸后的零件使用温度不能太高，以防消除喷丸产生的压应力，使用温度范围因材料而定，一般钢铁件为260-290℃，铝零件为170℃。 5.覆盖能力：使工件最凹处沉积上金属的能力； 均镀（分散）能力：使金属镀层厚度均匀分布的能力； 分散能力好，深度能力肯定好；深度能力好，均镀能力不一定好； 电流效率：电极上实际析出（溶解）物质的质量与理论计算得到的析出（溶解）物质的质量的比； 6.电镀：指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法； 使电镀分散能力强措施：工件形状越简单越好，加入络合剂，提高溶液导电性，加入导电盐，离阳极距离远一些，可以使镀层分散能力更好； 7.阴极极化：当电流通过电极时，电极电位会偏离平衡电极电位，随电流密度增加电极电位不断变负，即阴极极化； 电化学极化：由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电极电子的速度，从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用；
表面改性技术综述 表面改性是指采用某种工艺和手段使材料获得与其基体材料的组织结构性能不同的一种技术。材料经过改性处理之后，既能发挥材料基体的力学性能，又能使材料表面获得各种特殊性能，如耐磨，耐腐蚀，耐高温，合适的射线吸收等。 金属表面改性技术在冶金、机械、电子、建筑、轻工、仪表等各个工业部门乃至农业和人们日常生活中都有着广泛的用途, 其种类繁多。除常用的喷丸强化、表面热处理等传统技术外, 近些年还快速发展了激光、电子和离子等高能束表面处理技术。今后, 随着物理学、材料学等相关学科的迅速发展, 还将不断涌现出新的表面改性技术。尤其是复合表面技术的发展, 有可能获得意想不到的效果。金属表面改性技术的飞速发展和不断创新, 将进一步推动其在工农业生产中的应用, 带来显著的经济效益。 传统的表面改性技术有：表面形变强化、表面热处理、表面化学热处理、离子束表面扩渗处理、高能束表面处理、离子注入表面改性等。 1、喷丸强化 喷丸处理是在受喷材料再结晶温度以下进行的一种冷加工方法, 是将弹丸在很高速度下撞击受喷工件表面而完成的。喷丸可应用于表面清理、光整加工、喷丸成型、喷丸校正、喷丸强化等方面。喷丸强化又称受控喷丸, 不同于一般的喷丸工艺, 要求喷丸过程中严格控制工艺参数, 使工件在受喷后具有预期的表面形貌、表层组织结构和残余应力场, 从而大幅度提高疲劳强度和抗应力腐蚀能力。实施喷丸时, 弹丸由专用的喷丸机籍助压缩空气、高压水流或叶轮, 高速射向零件受喷部位。常用弹丸有球形铸铁丸、铸钢丸和其它非金属材料制成的弹丸。喷丸强化的效果用喷丸强度来表示, 与弹丸种类和形状、碰撞速度和密度、喷射方位和距离、喷丸时间等因素有关。表面喷丸提高金属材料疲劳强度的机理比较复杂, 涉及到塑性变形层(通常为011～018mm 厚) 的组织结构变化(如位错密度、亚晶粒尺寸) 和残余应力的变化。因此, 只有合理控制表面变形层内的变化, 才可能获得预期的喷丸强化效果。 早在20 世纪20 年代, 喷丸强化就应用于汽车工业。目前已成为机械制造等工业部门的一种重要的表面技术, 应用广泛。涉及的材料除普通钢外,还有高强度钢和各种有色金属; 涉及的零件类型有弹簧、轴、齿轮、连杆、叶片、涡轮盘和飞机起落架组成件等。 2、传统表面热处理改性 传统的表面热处理技术可分为表面淬火和化学热处理两大类。它主要用来提高钢件的强度、硬度、耐磨性和疲劳极限。在机械设备中, 许多零件(如齿轮轴、活塞销、曲轴等) 是在冲击载荷及表面磨损条件下工作的。这类零件表面应具有高的硬度和耐磨性, 而心部应具有足够的塑性和韧性。因此, 为满足其使用性能要求, 应进行表面热处理。 ○1表面淬火 表面淬火是把零件的表层迅速加热到淬火温度后快冷, 使零件表面层获得淬火马氏体而心部仍保持未淬火状态的一种淬火方法。表面淬火的目的是使零件获得高硬度的表层, 以提高工件的耐磨性和疲劳性能, 而心部仍具有较好的韧性。其设备简单、方法简便, 广泛用于钢铁零件。根据加热方法的不同, 可分之为火焰加热表面淬火和感应加热表面淬火。火焰加热表面淬火的淬透层一般为2 -6mm。其特点是设备简单, 但加热温度高及淬硬层不易控制, 淬火质量不稳定, 使用上有局限性。感应加热表面淬火的特点是: 加热速度快, 零件变形小, 生产效率高, 淬火后表面能获得优良的机械性能; 淬透层易控制, 淬火操作易实现机械化。但设备较贵, 形状复杂零件的感应器不易制造, 不宜单件生产。 ○2化学热处理 化学热处理是将金属零件放在某种介质中加热、保温、冷却, 使介质中的某些元素渗入
分析杯形冲压件再结晶退火后杯底圆弧侧晶粒异常粗大的原因，并选择合适的工艺方法消除这种现象 摘要：冷变形金属经回复后使内应力得到很大程度的消除，同时又能保持冷变 形的硬化效果，因此，回复退火又称为去应力退火。在实际生产中，经常利用冷变形的工件进行去应力退火降低其内应力，如冲压件，冷拉钢丝，弹簧及锻件等。因此，一些铸件，焊接件及切削件，也须进行去应力退火。工件中的内应力的降低，可避免工件的变形或开裂，并提高其耐蚀性。 关键词：冲压件再结晶退火去应力退火工艺 一．分析杯底圆弧侧再结晶退火后晶粒异常粗大的原因。 1.再结晶退火机理 再结晶是指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。和回复不同，再结晶是一个显微组织彻底改组，变形储存能充分释放、性能显著变化的过程。 下图是再结晶过程新晶核的形核与长大的过程。可见随保温的时间的延长，新的等轴晶粒逐渐增多并长大，直到完全取代了变形的晶粒。再结晶完成后组织形态及晶粒大小直接关系到金属的性能。 2.影响再结晶因素 （1）退火温度。温度越高，再结晶速度越大 （2）变形程度：变形程度越大，其储存的变形能也越高，再结晶驱动力越大，所以，不但开始再结晶的温度越低，同时等温退火时的再结晶速度也越快。但在变形量增大到一定程度时，再结晶温度趋于一个稳定的值。 （3）原始晶粒尺寸。在其他条件相同的情况下，金属的原始尺寸越小，则变形抗力越大，冷变形后储存的畸变能也越高，再结晶的驱动力也越大，再结晶的温度也越低。此外，金属的原始晶粒越细小，晶界越多，变形后
提供的再结晶形核点越多，有利于结晶。 （4）微量溶质原子：一方面，微量溶质原子灰产生一定的固溶强化作用，所以微量原子可增加变形储存能，有利于结晶。另一方面，微量原子汇 聚在晶界，阻碍了位错的运动，从而不利于再结晶。但实验表明，微量溶 质原子的存在，会阻碍金属的再结晶，从而提高其再结晶的温度。 （5）分散相粒子：分散相粒子既能促进再结晶，也能阻碍再结晶。 3.再结晶晶粒大小的控制 （1）预变形程度：当变形程度很小时不发生再结晶，故晶粒度不变。当变形程度在2%-8%的时候，再结晶晶粒特别粗大，此时的变形度即所谓 的临界变形度。当变形大于临界变形度的时候，晶粒逐渐细化。这是由于变形度增加。储存能也增加，N和G同时增大，但N增大的速度大于G 增大的速度，是G/N逐渐减小的缘故。 （2）原始晶粒尺寸：原始晶粒越细，再结晶后的晶粒也越细。因为原始晶粒细，变形储存能增高，形核驱动力大，且形核点增多，最终使G/N 减小。 （3）微量溶质元素和杂质。一方面增加储存能是驱动力增大，另一方面阻碍了晶界的移动，使G/N减小，从而使晶粒细化。 （4）退火温度。提高退火温度，不仅使再结晶后的晶粒粗大，而且还影响临界变形度的大小。退火温度越高，临界变形度越小，再结晶后的晶粒也越大。 加工率与退火温度——晶粒尺寸关系如下图 由上图可知杯形冲压件经过再结晶退火后，由于在杯底圆弧侧处加工时变形量大，从而导致再结晶退火后此处的晶粒比其他变形比较小的地方粗大。 而由于加工后，杯形冲压零件经过很大的塑性变形，留有残余应力使组织处于亚稳态，从而降低零件的性能与使用寿命，所以得对零件退火，让其组织稳定下来，再由于当退火温度高于再结晶温度时，就会存在某些地方塑性变形量大而使晶粒异常粗大，对零件的使用性能很大影响，所以退火应在其再结晶温度下进行——去应力退火。
1物理改性和化学改性的分类依据是什么？ 是否发生化学反应 2物理改性有哪些？有何特点。 Adsorption,complex,hydrogen bonding,sharp transition by forces Additive modification ,polymer blending ,polymer composition, physical crosslinking btw polymers Simple, economic and easily processing,normally used modification method 吸附、混合、氢键、sharp transition by forces(力作用的急剧转变)、添加剂改性、聚合物共混、聚合物合成、聚合物间的物理交联。 特点：简单、经济、过程简单、通常采用改性方法 3 化学改性有哪些？有何特点？ Copolymerization, grafting polymerization, chemical crosslinking Functional groups reaction in polymer 共聚，接枝聚合，化学交联，聚合物的官能团反应。 特点：长期的影响，成本高，难以形成规模，交联改性可以在加工过程中加入交联剂。 4 表面改性有哪些特点？ Medification only at surface of the materials Homogeneous heterogeneous Low cost in comparison with bulk modification Chemical oxidation treatment ,surface corona treatment,surface flame treatment ,surface thermal treatment and surface graft polymerization. Internal property no change surface property enhanced (luster ,hardness,wear resistance ,antistatic ,flame retardant ,adhesion ,printability, and heat resistance)表面光泽、硬度、耐磨、防静电、阻燃、粘合性、印刷性、热合性 只在材料的表面上改造（均匀的和不均匀的），与本体改性相比成本低，具体有：化学氧化处理，表面电晕处理，表面火焰处理，表面热处理和表面接枝聚合，特点：内部属性: 没有变化; 表面性质：增强（表面光泽、硬度、耐磨、防静电、阻燃、黏合性、印刷性及热合性等 5 list the methods of polymer modification Polymer blends 共混改性 Chemical modification 化学改性 Additive and polymer fiber reinforce 填充与纤维增强改性 Surface modification 表面改性 Polymer composites 复合改性 6 tell the difference between compatibility and miscibility Compatibility 相容性 Miscibility: 混溶性，thermodynamic ability to be mixed at the molecular level . compatibility 相容性； Miscibility 混溶性；thermodynamic ability to be mixed at the molecular level（在分子水平上共混的热力学能力） 7 高分子体系能够混合的热力学条件是？ ?G<0 和
1.1材料耐腐蚀性能的评价方法 工程材料在使用时，一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。也就是说，材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀，从而导致工程结构的失效。因此，如何评价在工况环境下，材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。 概括起来，工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类：重量法、表面观察法和电化学测试法。 1.1.1重量法 重量法是材料耐蚀能力的研究中最为基本，同时也是最为有效可信的定量评价方法。尽管重量法具有无法研究材料腐蚀机理的缺点，但是通过测量材料在腐蚀前后重量的变化，可以较为准确、可信的表征材料的耐蚀性能。也正因为如此，它一直在腐蚀研究中广泛使用，是许多电化学的、物理的、化学的现代分析评价方法鉴定比较的基础。 重量法分为增重法和失重法两种，他们都是以试样腐蚀前后的重量差来表征腐蚀速度的。前者是在腐蚀试验后连同全部腐蚀产物一起称重试样，后者则是清除全部腐蚀产物后称重试样。当采用重量法评价工程材料的耐蚀能力时，应当考虑腐蚀产物在腐蚀过程中是否容易脱落、腐蚀产物的厚度及致密性等因素后，在决定选取哪种方法对材料的耐蚀性能进行表征。对于材料的腐蚀产物疏松、容易脱落且易于清除的情况，通常可以考虑采用失重法。例如，通过盐雾试验评价不同镁合金的耐蚀性能时，就通常采用失重法, 图1。
而对于材料的腐蚀产物致密、附着力好且难于清除的情况，例如材料的高温腐蚀，通常可以考虑采用增重法图2。 为了使各次不同实验及不同种类材料的数据能够互相比较，必须采用电位面积上的重量变化为表示单位，及平均腐蚀速度，如g.m -2 h -1 。根据金属材料的密度又可以把它换算成单位时间内的平均腐蚀深度，如m/a 。这两类的速度之间的 图1 失重法测试镁合金腐蚀速度 Ni –30Cr –8A l –0.5Y 铸态合金、溅射涂层、渗铝涂层在（a ）1000℃高温氧化增重动力学曲线 (b) Na 2SO 4+25%wtNaCl 热腐蚀增重动力学曲线
（塑料橡胶材料）塑料改性 方法
降低塑料的密度 降低塑料的密度是指通过适当的办法，使塑料原有的相对密度下降，以适应不同应用场合的需要。 降低塑料的密度方法有发泡改性、添加轻质填料及共混轻质树脂三种。 发泡降低塑料的密度 塑料制品的发泡成型是降低其密度的最有效方法。而添加轻质添料和共混轻质树脂俩种改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅壹般只有50%左右，最低相对密度只能达到0.5左右。塑料发泡制品的密度变化范围很广范，相对密度最低可达到10-3。 添加轻质填料降低塑料的密度 这种方法使密度降低幅度比较小，壹般最低可下降到相对密度0.4—0.5左右。填料的相对密度大都比塑料大，比塑料相对密度小的填料品种只有如下几种。 （1）微珠类 a、玻璃中空微球（漂珠）相对密度为0.4—0.7，主要用于热固性树脂； b、酚醛微珠相对密度为0.1。 （2）有机填料类 a、软木粉相对密度0.5，表观密度0.05—0.06； b、纤维粉屑、棉屑相对密度0.2—0.3； c、果壳农作物如稻草粉、花生粉及椰壳粉等。 轻质填料的加入量壹般在50%以下，以不严重影响其原有性能为原则。共混轻质树脂降低塑料的密度 这种方法的降低幅度更小，壹般只适合于相对密度较大的塑料选用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及热固性塑料等。
可选用的轻质塑料指相对密度为1以下的几种树脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR （乙丙共聚物）、PE类、PP类、EVA等。加入量以不影响塑料的其它性能为主中，壹般为20%—40%左右。 提高塑料的密度 提高塑料的密度是使原树脂相对密度升高的壹种方法，主要为添加重质填料和共混重质树脂。 添加重质填料提高塑料的密度 (1)金属粉 (2)重质矿物填料 共混重质树脂提高塑料的密度 此种方法提高幅度比较小，壹般最高只能达到50%左右。主要适于壹些轻质树脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。 常加入的重质树脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。 改进塑料的透明性 塑料的透明性 衡量壹种材料的透明性好坏，有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有：透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。在上述指标中，透光率和雾度二个指标主要表征材料的透光性，而折光指数、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。壹种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。 透明性的分类 按材料的透光率大小，可将其分为如下三类： 透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在80%之上；
型号 301—延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。 型号 302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。 型号 303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。 型号 304—通用型号；即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。 型号 309—较之304有更好的耐温性。 型号 316—继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。[1] 型号 321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。 400 系列—铁素体和马氏体不锈钢 型号 408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。 型号 409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。 型号 410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。 型号 416—添加了硫改善了材料的加工性能。 型号 420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。 型号 430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。 型号 440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。500 系列—耐热铬合金钢。 600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。 型号 630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。 各种不锈钢的耐腐蚀性能 304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。 301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。
第六章热喷涂、喷焊与堆焊技术 1.什么是热喷涂？根据所使用的热源不同，可以将热喷涂工艺分为哪两大类？热喷涂：采用各种热源将涂层材料加热熔化或半熔化，高速气体将其雾化，并在高速气流的带动下雾化粒子撞击基材表面，冷凝后形成具有某种功能的涂层。喷焊是用热源将涂层材料重熔，涂层内颗粒之间、涂层与基体之间形成无孔隙的冶金结合。 堆焊技术是将具有一定使用性能的材料（线材或焊条）借助一定的热源手段熔覆在基材表面，使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐热等特殊性能或使零件恢复原有形状尺寸的工艺方法。 2.热喷涂技术的特点是什么？局限性是什么？ 热喷涂的技术特点：可在各种基材上制备各种涂层；基材温度低（30～200℃），热影响区浅，变形小；涂层厚度范围宽（0.5～5mm）；喷涂效率高，成本低； 操作灵活，可在不同尺寸和形状的工件上喷涂； 局限性：加热效率低，喷涂材料利用率低，涂层与基体结合强度低。 3.热喷涂涂层的结构是什么？如何改善涂层结构？ 涂层是由无数变形粒子相互交错呈波浪式一层一层堆叠而成的层状结构。涂层中伴有氧化物等夹杂、未熔化的球形颗粒，并存在部分孔隙，孔隙率0.025％－50％。 改善涂层结构的方法(1)选用高温热源(如激光热源、等离子弧)、超音速喷涂、以及保护气氛或低压下喷涂，都可以减少涂层中的氧化物夹杂和气孔，改善涂层的结构和性能。(2)喷涂层的结构还可以通过重熔处理来改善，涂层中的氧化物夹杂和孔隙会在重熔中消除，涂层的层状结构会变成均质结构，与基体的结合强度也会提高。 4.对热喷涂材料有什么要求？ (1)热稳定性好，在高温焰流中不升华，不分解。 (2)较宽的液相区，使熔滴在较长时间内保持液相。 (3)与基材有相近的热膨胀系数，以防止因膨胀系数相差过大产生较大的热应力。 (4)喷涂材料在熔融状态下应和基材有较好的润湿性，以保证涂层与基材之间有良好的结合性能。 (5)粉末固态流动性好，保证送粉的均匀性。 5.热喷涂涂层与基体的结合机理是什么？ 一般认为在涂层与基体之间机械结合起主要作用，即熔融态的粒子撞击到基材表面凹凸不平处，铺展成扁平状的液态薄层，这些覆盖并紧贴基体表面的液态薄片，在冷却凝固时收缩咬住凸出点而形成机械结合。同时，其它几种结合机理（扩散、冶金、物理结合)也在不同程度地起作用，其程度受粉末的成分、表面状态、温度、热物理性能等因素的影响。 6.热喷涂的工艺流程。
聚四氟乙烯等离子体表面改性 1、前言 1938 年美国杜邦公司的研究人员Roy Plunkett 在尝试制作新的氟化合物制冷剂时意外发现了聚四氟乙烯[1]。聚四氟乙烯(PTFE)是一种具有优异综合性能的特种工程塑料，有“塑料王”的美誉。聚四氟乙烯(PTFE)分子结构中，以碳原子为骨架，周围被氟原子覆盖。由于C-F 键的键能很大，而且分子结构又完全对称，这使其具有极好的耐热、耐寒性(使用温度-250~260℃)；极好的耐化学腐蚀性，不溶解或溶胀于任何已知溶剂中，即使在高温下王水对其也不能起作用；优异的电绝缘性；突出的不粘性，几乎所有的黏性物质都不能黏附在其表面；独特的自润滑性及低摩擦系数等一系列优异的综合性能[2]。聚四氟乙烯因为其独特的性能在军事领域得到重要应用，然后又逐渐拓展到生产和生活领域。目前已经在航空航天、石油化工、建筑、轻纺、机械、电子、环保、医学等领域得到普遍应用，并日益深入到人们的日常生活中[3]。 虽然聚四氟乙烯有诸多的优点，但是由于该材料表面能很低(临界表面张力1.8 mN/m)，表面疏水性极高(与水的接触角超过100°)。这种极低的表面活性和不粘性严重影响了PTFE在粘接、印染、生物相容等方面的应用，特别是限制了聚四氟乙烯薄膜与其他材料的复合[4]。为了提高聚四氟乙烯的表面润湿性能，使它可与其他材料粘接、复合，必须对PTFE进行表面亲水改性。目前，对聚四氟乙烯改性的方法主要有聚四氟乙烯、等离子法、辐射接枝法、激光处理法、离子束注入法、高温熔融法、电解还原法、力化学处理法等，本文主要介绍等离子法改性技术。 2、聚四氟乙烯表面能低的原因 聚四氟乙烯表面能低主要有以下几方面的原因： (1)碳氟键稳定性好，其键能可达485.3kJ/mol； (2)分子结构高度对称，结晶度高； (3)不含活性基团，导致材料表面疏水性极高； (4)PTFE的溶度参数很小，与其他物质的黏附性也很小。 3、低温等离子法