對化學材料表面處理技術的研究

王穎婕

摘 要：本文通過對常見化學材料表面處理技術如手工處理，金屬鈍化，熱噴涂技術，滲透擴散處理與有機高分子材料表面處理技術如聚氯乙烯，聚乙二醇，聚四氟乙烯，聚苯烯酰胺等不斷涌現(xiàn)的新技術進行總結，旨在對未來表面處理技術發(fā)展帶來一定幫助。

關鍵詞：化學材料 表面處理 有機高分子材料

隨著當今世界經(jīng)濟全球化發(fā)展，各國之間的材料相互輸入，輸出材料優(yōu)化升級，越來越成為各國材料輸出競爭，不可或缺的一項標準，各國對材料的要求強度也不斷提升，伴隨科技的飛速發(fā)展，材料表面的高標準高要求需要從底層不斷地進行突破，伴隨著全球各地科研人員的不斷研發(fā)而涌現(xiàn)出無數(shù)的新技術，本文通過對化學材料表面處理技術的總結，希望對未來表面處理技術水平的不斷發(fā)展起到一定的作用。

一、常見化學材料表面處理技術

由于現(xiàn)今對常見化學材料表面處理技術介紹十分豐富，本文只簡略列舉幾項技術，從歷史的角度去重新認識。

1.手工處理。用手工（如刮刀、鋼絲刷或砂輪等）除去工件因長時間工作產(chǎn)生的氧化皮或銹跡等。作為最為傳統(tǒng)的表面處理技術，其可適用于一些大型元件，由于其耗時耗力質(zhì)量差，且清潔度低，在科技不斷發(fā)展的今天已漸漸被其他技術所取代。

2.利用金屬特性使材料表面鈍化。表面鈍化（passivation）分為化學鈍化與機械鈍化?；瘜W鈍化是由金屬與介質(zhì)經(jīng)自然作用所產(chǎn)生的，使金屬表面的氧化還原狀態(tài)發(fā)生變化并引起金屬電化學行為，使其具有貴金屬（Au，Ag，Pt）的特征。機械鈍化是因金屬表面狀態(tài)變化引起其腐蝕速率降低，但電極電勢并不發(fā)生朝正極方向移動的鈍化。目前的鈍化原理是基于形成相膜（forming phase membrane）的理論，而這些理論尚且還沒有相應的文獻和技術資料的支持。

3.熱噴涂（Thermal Spraying）技術。熱噴涂技術將噴涂料涂敷在非金屬或細微分散的金屬表面形成不同功能（multifunctional）的表面涂層，該技術通過使用涂層材料（surface coating）在基體上形成一定的沉積層（condensation layer）。熱噴涂的涂層可以通過電弧噴涂或有火噴涂使產(chǎn)品得到修復。在噴涂時可利用樣子燃燒產(chǎn)生的熱流，使一般為絲狀或者粉末狀的金屬或者非金屬材料在強烈的熱流下借助壓縮空氣與自身速度，噴涂到已處理的基體表面。目前，該技術正在向著專業(yè)化和智能化的方向發(fā)展。

4.滲透擴散處理。向介質(zhì)放入物件，并使其中的金屬或非金屬滲入物件，便是滲透擴散處理，其優(yōu)點在于，滲透技術是使元素直接進入物件，而不是像其他技術將元素覆蓋在物件表面。通過滲透技術獲得的新元件滲透元素與原材料結合無分層，其組成成分與性能漸進變化，提高融合度增強整體化，且兩成分作用緊密，使脆性降低，以滲碳與滲氮兩種技術為例：

（1）滲碳技術：滲碳可增強物件耐磨程度（Wear resistance）、表面硬度（Surface hardness）以及內(nèi)部韌性（internal toughness），對其進行加熱，增加物件的使用壽命和使用強度。滲碳技術便是使物件浸入滲碳介質(zhì)中，取出后經(jīng)過淬火（quenching）和低溫回火（tempering），將碳滲入物件之中。

（2）滲氮技術：滲氮可以使物件產(chǎn)生高硬度（high hardness）、高耐磨性（high wear resistance）的新的特性，滲氮技術主要是將氮元素滲入特定鋼上，由于所需工作周期長，因此該技術的運用并不廣泛。

二、有機高分子材料表面處理技術

有機高分子材料在高分子材料中占比最大，應用也是為廣泛，分為天然（natural）有機高分子材料和人工（artificial）合成有機高分子材料，人工合成有機高分子材料由有機化合物或有機高分子化合物質(zhì)制得，相比于其較大的相對分子質(zhì)量，其組成結構單元則相對簡單，簡單結構重復連接形式，如聚乙烯，這種結構單元就有鏈接，其中n為聚合度。由許多鏈接，而聚合度不同的化合物所組成的混合物即為有機高分子化合物。下文將介紹幾例常見有機高分子材料。

1.聚氯乙烯。其應用廣泛，那化學品腐蝕性及電絕緣性優(yōu)良，且隨相對分子質(zhì)量的增加（即n值越大）該性質(zhì)越強，即使在一百度下也可長期使用。將聚氯乙烯加工成為電解槽及其相關結構，可節(jié)約大量金屬，并避免金屬槽，因溶液等因素遭到腐蝕，使鍍液污染。

2.聚乙二醇，相對分子質(zhì)量高，常用于電鍍鋅及其合金的添加劑，能溶于水，但不發(fā)生水解，與許多化學藥品不發(fā)生反應。

3.聚四氟乙烯。具有優(yōu)良的耐熱性，可在280度下長期使用。除液氟和熔融鈉，可耐一切化學品腐蝕。對于工程建設作用十分明顯，將其加工成為棒，管帶狀物及，薄膜等，可用于車間要求耐腐蝕性高的物品，如管道，容器泵，閥門等的表面處理，聚四氟乙烯懸浮液常用于制備自潤滑復合鍍層，且聚四氟乙烯常用于不粘鍋的制造，但由于涉及餐飲方面，研究表明，氟的存在影響人們的身體健康，在歐美國家已漸漸被取代。

4.聚苯烯酰胺。為水溶性樹脂，常作為是凝聚促進電鍍廢水處理時的沉降，過濾澄清的速度加快。

5.聚苯乙烯磺酸型。離子交換樹脂。二維有機高分子基團。該離子交換樹脂是由具有一定交換結構的高分子骨架與磺酸基組成。再去離子水的制備及廢水處理，作用巨大。

6.難粘高分子材料。不經(jīng)特殊的表面處理，很難用普通膠粘劑粘接的材料，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等聚烯烴和聚四氟乙烯（PTFE）類含氟高分子材料叫做難粘高分子材料。由于在應用過程中，會遇到同種材料之間的粘接問題。

參考文獻：

[1]周德強.關于對化學材料表面處理技術的研究[J].工程技術：引文版，2016

[2]馬立群.難粘高分子材料的表面處理技術[J].化學與粘合，1999