工業(yè)生產(chǎn)及生活中，大多數(shù)零件的表面是最易遭受破損的部分，從而導(dǎo)致失效，而在逐步走向工業(yè)4.0的今天，各種生產(chǎn)設(shè)備、零部件等對(duì)其表面性能的要求越來(lái)越高。若所有部件均采用性能優(yōu)異的材料，來(lái)提高整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)的表面性能，這是顯然不科學(xué)也不具有現(xiàn)實(shí)意義的，因此研究材料的表面性能成為在生產(chǎn)和科研方面均具有重大意義的研究方向。

納米氧化鋁

來(lái)源：宣城晶瑞

其中，涂層技術(shù)已經(jīng)成為表面防護(hù)領(lǐng)域中最廣泛應(yīng)用的技術(shù)之一，它不僅根據(jù)不同材料所具有的各項(xiàng)性能賦予產(chǎn)品表面各種功能，而且適用于不同形狀的產(chǎn)品表面，操作簡(jiǎn)單，而且在產(chǎn)品零部件上具有不同性能的功能涂層可被廣泛應(yīng)用在不同環(huán)境條件中，如磨損嚴(yán)重，高溫高壓，潮濕環(huán)境等，解決了本身零件缺陷問(wèn)題，增加了產(chǎn)品在不同環(huán)境下的使用率。

其中，氧化鋁因其良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于表面防護(hù)領(lǐng)域。

目前，制備氧化鋁涂層的方法較多，采用的設(shè)備儀器和制備條件各不相同，如熱噴涂法、電子束蒸發(fā)、氣相沉積、磁控濺射、陽(yáng)極氧化法以及溶膠-凝膠法等。

熱噴涂法

熱噴涂技術(shù)能夠在金屬、陶瓷、玻璃、塑料等基底上產(chǎn)生微米級(jí)甚至納米級(jí)的氧化鋁涂層。每個(gè)熱噴涂過(guò)程包括利用噴嘴中的熱能，熔化和加速顆粒（溶液）向基板方向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)熱能轉(zhuǎn)化為氣體流動(dòng)的動(dòng)能，并在膨脹過(guò)程中將能量從氣體轉(zhuǎn)移到顆粒（溶液）上。當(dāng)它們撞擊到基板后，顆粒（溶液）的動(dòng)能和熱能轉(zhuǎn)化為粘性變形功和表面能，顆粒（溶液）以極高的淬火速率擴(kuò)散和凝固。一次又一次，它們形成連續(xù)的沉積物。

熱噴涂原理示意圖

根據(jù)熱源不同，熱噴涂主要分為等離子，火焰，電弧，以及冷噴涂。各種熱噴涂過(guò)程的原理十分相似，但每一種熱噴涂方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)。

各種熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)

電子束蒸發(fā)法

電子束蒸發(fā)法是一種采用真空蒸發(fā)工藝鍍膜的方法，在真空條件下，使用電子束將噴涂的材料進(jìn)行高溫蒸發(fā)處理，并向需要噴涂的基底輸運(yùn)，通過(guò)冷水環(huán)境調(diào)節(jié)，使加熱的物質(zhì)凝結(jié)形成涂層的方法。在制備氧化物薄膜方面很有潛力的技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)調(diào)控自身溫度和氧氣壓力等條件控制噴涂涂層的化學(xué)組成與形貌結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是可在較高的沉積速率下快速制備出薄膜。但在電子束加熱裝置中，為了使其快速冷卻凝結(jié)成涂層，會(huì)將被加熱的物質(zhì)放置于冷水中，而潮濕的環(huán)境會(huì)影響涂層的結(jié)合力，從而影響整體的質(zhì)量。

氣相沉積法

熱噴涂等半熔融處理方法容易產(chǎn)生多孔的、噴濺狀的厚涂層，限制了其應(yīng)用范圍。氣相沉積法能夠生產(chǎn)具有原子或納米級(jí)結(jié)構(gòu)控制的高純涂料，并具有較低的加工溫度。化學(xué)氣相沉積(CVD)過(guò)程包括氣相中的均相反應(yīng)或在加熱表面附近發(fā)生的非均相化學(xué)反應(yīng)，分別導(dǎo)致粉末或薄膜的形成。物理蒸發(fā)沉積(PVD)可以在相對(duì)較低的溫度（小于500℃）生產(chǎn)涂層。因此，PVD不會(huì)破壞材料基體的力學(xué)性能。此外，PVD由于不像CVD那樣涉及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，對(duì)環(huán)境沒(méi)有傷害，符合綠色生產(chǎn)的理念。

溶膠凝膠法

溶膠-凝膠法要求較低的加工溫度，從而制備高純度的氧化物陶瓷涂層。將Al2O3粉末分散在硅溶膠-凝膠溶液，然后浸涂在基體上，所得到的涂層呈復(fù)合微觀結(jié)構(gòu)，其中晶態(tài)氧化鋁顆粒通過(guò)非晶態(tài)硅相相互連接，硅基質(zhì)使涂層與基體具有良好的粘結(jié)性。

磁控濺射法

磁控濺射法是指將靶材上的原子或分子通過(guò)蒸發(fā)或?yàn)R射出的磁控濺射工藝，然后濺射出的物質(zhì)沉積到基底上形成涂層的方法。磁控濺射法由于磁控反應(yīng)不同又分為射頻反應(yīng)磁控濺射法和直流(交流)反應(yīng)磁控濺射法。

陽(yáng)極氧化法

陽(yáng)極氧化制備技術(shù)是近年來(lái)符合綠色環(huán)保理念的制備工藝，屬于軟溶液制備技術(shù)的一種，這種方法可以制備出孔徑可控，有序的氧化鋁薄膜。應(yīng)用此方法制備出的薄膜材料可以用作一維納米材料的模板，并且應(yīng)用于微過(guò)濾器的過(guò)濾膜。同時(shí)還可以用于制備不同性能的納米級(jí)電器件，如光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)。陽(yáng)極氧化法制備技術(shù)具有控制薄膜形貌結(jié)構(gòu)、薄膜沉積速率、耗能小、綠色環(huán)保及設(shè)備儀器等明顯優(yōu)點(diǎn)。

參考來(lái)源：

[1]熊璇玥.等離子噴涂納米及微米氧化鋁涂層的制備與性能研究

[2]蒲夢(mèng)園.氧化鋁涂層的制備及研究

[3]葉凱旋.Al

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復(fù)合陶瓷涂層的制備及其性能研究

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