化學(xué)材料的表面處理措施分析

張弛　莫宇清　高博

摘 要：針對(duì)化學(xué)材料進(jìn)行表面處理是開展科研工作的基礎(chǔ)，在科技水平持續(xù)提升的環(huán)境下，化學(xué)材料表面處理技術(shù)也在不斷升級(jí)。本文首先闡述的化學(xué)材料表面處理的內(nèi)涵，并詳細(xì)介紹了當(dāng)前較為先進(jìn)的表面處理技術(shù)，希望能夠?yàn)榛瘜W(xué)科研工作創(chuàng)新提供更有價(jià)值的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：化學(xué)材料；表面處理；技術(shù)創(chuàng)新

化學(xué)材料表面處理技術(shù)的不斷發(fā)展推定了化工產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)升級(jí)，提高了化學(xué)材料的穩(wěn)定性，尤其是在特殊應(yīng)用環(huán)境下，提高了化學(xué)材料的適應(yīng)性。表面處理涉及離子學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)等多門學(xué)科，化學(xué)材料表面處理技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用前景，對(duì)這一課題進(jìn)行研究有著重要的實(shí)踐價(jià)值。

1 化學(xué)材料的表面處理技術(shù)的內(nèi)涵

表面處理是以基體材質(zhì)為基礎(chǔ)，通過人工操作使之在表面形成與原基質(zhì)不同的物質(zhì)，主要表現(xiàn)在表層物質(zhì)在化學(xué)性質(zhì)、物理數(shù)學(xué)、機(jī)械能效等方面的不同。通過表面處理能夠增加原材質(zhì)的耐磨、抗氧化、抗腐蝕作用，還能起到一定的裝飾美化作用。通過化學(xué)材料技術(shù)能夠達(dá)到上述目的，從而延長(zhǎng)材質(zhì)使用壽命，提高使用性能。

2 化學(xué)材料的表面處理措施分析

2.1 電鍍法

電鍍法通過電解質(zhì)作用，設(shè)定工件為陰極，通過電流作用使之表面形成新鍍層。具體方法為：在鎳、鈷類具有粘結(jié)作用的金屬放置在電鍍槽內(nèi)，通過其沉積作用在鋼鉆頭形成一層胎體，同時(shí)將金剛石微粉分層次散布在鉆頭表面，胎體會(huì)將金剛石粉隱藏其中構(gòu)成工作層，也就是工件在氧化溶液內(nèi)通過化學(xué)反應(yīng)形成表層氧化膜，如鋼鐵藍(lán)化處理。該技術(shù)在化學(xué)材料表層處理中較為常用，但對(duì)材料性質(zhì)有一定限制，即材料需要整潔平滑，表面不得有腐蝕現(xiàn)象或者雜物，否則將影響電鍍效果。

2.2 金屬鈍化

金屬鈍化主要有兩種新式，即機(jī)械式和化學(xué)式。通過金屬表層形態(tài)變化使其具備貴金屬類似特征。如果這一變化屬于原材料與介質(zhì)之間形成自然反應(yīng)，則屬于化學(xué)鈍化。如果由于金屬表層變化出現(xiàn)腐蝕速率下降，但是不覺比電勢(shì)正移，則為機(jī)械鈍化。其原理在于金屬物質(zhì)和溶液的界面反應(yīng)作用，但目前尚未有成熟的理論對(duì)相膜工藝做出解釋。在實(shí)際操作中，金屬鈍化有利于提高材質(zhì)耐腐蝕力，而且不受應(yīng)用環(huán)境限制。

2.3 擴(kuò)散滲透法

該方法將原材料置于相應(yīng)溶液中，使溶液與材料發(fā)生充分的化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)液體試劑在材料內(nèi)部的滲透并擴(kuò)散，使兩者建立更融合的反應(yīng)層次，從而使處理后的材質(zhì)具有兩者共同的原料優(yōu)勢(shì)。其核心因素在保證兩者充分反映，避免材質(zhì)表面出現(xiàn)分層問題。該技術(shù)尤其適用于腐蝕、潮濕環(huán)境下，對(duì)提高材質(zhì)抗腐蝕性有很好的保障作用。

2.4 激光技術(shù)

雖然國(guó)內(nèi)激光處理技術(shù)起步較晚，但是發(fā)展速度很快，在技術(shù)上體現(xiàn)出其巨大優(yōu)勢(shì)。通過激光對(duì)化學(xué)材料進(jìn)行表面處理，能夠改變其物理和化學(xué)屬性，增加其應(yīng)用價(jià)值。該技術(shù)具有高度精密性，而且操作成本低，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。其處理時(shí)間更短，因此操作效率更高。在激光技術(shù)不斷升級(jí)的背景下，其處理功能也更加豐富，技術(shù)水平也會(huì)不斷提高，如表層硬化、合金化功能已經(jīng)試驗(yàn)成功并投入生產(chǎn)應(yīng)用，后續(xù)激光技術(shù)將繼續(xù)向智能化、綠色化方向發(fā)展。

2.5 熱噴涂

該技術(shù)能夠?qū)⒎稚⒒?、?xì)微化的表層材質(zhì)以融化或半熔化狀態(tài)附著于原材料表層，從而形成涂沉積層，以實(shí)現(xiàn)不同性能需求。該技術(shù)的應(yīng)用時(shí)間較長(zhǎng)，使用范圍廣泛，性能穩(wěn)定，主要優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在對(duì)原材料的修復(fù)處理中，當(dāng)前最為常用是電弧噴涂與火噴涂。通過氧氣燃燒作用形成氣流，將表層需附著物質(zhì)融化并通過噴射作用將其粘合在材質(zhì)表面。電弧噴鍍則能夠通過等離子技術(shù)實(shí)現(xiàn)噴涂要求，而且隨著這一處理工藝的升級(jí)，其專業(yè)化優(yōu)勢(shì)更加明顯，應(yīng)用范圍更廣闊。

2.6 手工處理

通過手工操作，使用鋼刷、刮刀等工具對(duì)材料表面的氧化物進(jìn)行清理、去除銹蝕痕跡等，屬于較為傳統(tǒng)的表層處理技術(shù)。在一些形體龐大的元件中應(yīng)用較多，這一處理方式需要投入高強(qiáng)度勞動(dòng)，而且效率低、質(zhì)量無保證，還會(huì)造成清理不徹底問題，因此手工處理形式已逐漸被淘汰，進(jìn)而被新工藝術(shù)、新科技所取代。

3 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前化學(xué)材料的表面處理技術(shù)不斷升級(jí)，而且使用范圍、工藝精準(zhǔn)度也有大幅提升。未來表面處理技術(shù)的發(fā)展將向智能化、生態(tài)化、高效化、精準(zhǔn)化方向發(fā)展，新技術(shù)、新工藝也將不斷涌現(xiàn)。創(chuàng)新技術(shù)工藝將為表面處理技術(shù)的升級(jí)和市場(chǎng)應(yīng)用拓展出一條新途徑，有利于提高技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，為工業(yè)發(fā)展注入新活力。

參考文獻(xiàn)：

[1]岳霖.化學(xué)材料的發(fā)展與展望[J].黑龍江科技信息，2017（06）.

[2]朱紅光.對(duì)化學(xué)材料表面處理技術(shù)的研究[J].科技尚品，2015（07）.

[3]龍威.世博會(huì)對(duì)當(dāng)代化學(xué)材料發(fā)展的啟示[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013（05）.

作者簡(jiǎn)介：

張弛（1984- ），男，回族，天津市人，當(dāng)前職務(wù)：副科長(zhǎng)，當(dāng)前職稱：工程師，本科學(xué)歷，研究方向：化學(xué)。