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納米涂層技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀

本文來源：色涂君網(wǎng)絡(luò) 發(fā)布日期：2017-10-28 09:54

西班牙科學(xué)研究機(jī)構(gòu)InasmetTechnalia的歐洲項(xiàng)目經(jīng)理JoseLuisViviente博士負(fù)責(zé)納米技術(shù)項(xiàng)目第二階段，該項(xiàng)目側(cè)重發(fā)展納米技術(shù)在健康、航空、太空、汽車、能源等領(lǐng)城的應(yīng)用。他以納米技術(shù)是鋼結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)為題，介紹了納米技術(shù)的重要性以及在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，納米材料、納米結(jié)構(gòu)涂層、鍍膜涂層技術(shù)等。納米源自希臘語的“矮子”，1納米等于10的負(fù)9次方米，納米技術(shù)是指設(shè)計(jì)、生產(chǎn)能夠?qū)⑽镔|(zhì)結(jié)構(gòu)的外型及尺寸控制在納米級的裝置和系統(tǒng)，其范圍界定在0.1～100nm范圍內(nèi)。
　　
　　納米之所以重要主要有兩點(diǎn)原因，一是其表面/體積比使其具備了獨(dú)特的表面特性優(yōu)勢;二是量子效應(yīng)。目前面對的挑戰(zhàn)及需要改進(jìn)的地方主要包括：機(jī)械和結(jié)構(gòu)特性：硬度、強(qiáng)度、耐磨性;熱和化學(xué)特性：耐熱性、絕緣性、催化性;生物特性：適應(yīng)性、殺蟲特性;電子和光學(xué)特性：反射性、透明性等。樂觀的估計(jì)，在未來7～8年間納米技術(shù)所創(chuàng)造的價(jià)值將達(dá)到30億美元，即使是悲觀的估計(jì)也可達(dá)到10億美元。
　　
　　高速加工已被普遍認(rèn)為是提高產(chǎn)量、降低制造成本的加工技術(shù)。干式加工或微量潤滑概念是如今加工業(yè)為減少環(huán)保及生產(chǎn)成本的主要目標(biāo)。對鋼結(jié)構(gòu)制造商和涂層供應(yīng)商而言，最重要的是生產(chǎn)率。切削性能(切削速度，單位時(shí)間切削量)提高20%，制造成本將減少15%。越來越嚴(yán)苛的加工要求需要鋼結(jié)構(gòu)材料和涂層進(jìn)一步發(fā)展，改善加工條件及改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在加工過程中，刀刃處會出現(xiàn)溫度和機(jī)械力的驟然變化以及劇烈的化學(xué)反應(yīng).需要采用保護(hù)涂層以減少機(jī)械和熱負(fù)載。近年來，(Ti，Al)涂層的硬質(zhì)合金鋼結(jié)構(gòu)在高性能鋼結(jié)構(gòu)市場上已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。在某些特殊應(yīng)用場合的高需求促進(jìn)了特殊涂層或精確涂層的發(fā)展。
　　
　　納米材料和納米結(jié)構(gòu)材料的主要形式有：原子簇、納米粒子、納米層、納米纖維;多層式(層的厚度在納術(shù)級范圍內(nèi));納米結(jié)構(gòu)涂層或納米涂層;納米結(jié)構(gòu)的粒狀材料等。納米級涂層：涂層至少有一個尺寸(如晶?；颡?dú)立的層)小于100nm。
　　
　　納米晶粒涂層比傳統(tǒng)的粗粒涂層具有更低的磨損率、更高的硬度和強(qiáng)度，微小的顆粒尺寸改變了涂層的破裂形式和材料去除機(jī)制，但關(guān)健問題是在熱應(yīng)力下保持顆粒的尺寸。納米混合涂層包含至少兩個相位(晶相和非晶相)或兩個結(jié)晶狀態(tài)。尺寸、體積和納米晶粒的分布以及非晶相的厚度需要優(yōu)化，以找到在超硬度和強(qiáng)度間的平衡點(diǎn)，需要考慮熱穩(wěn)定性，在涂層過程中及后來的階段顯示出的非混合性、分解拐點(diǎn)和偏析現(xiàn)象。
　　
　　納米多層結(jié)構(gòu)由不同材料的納米層交替組成，具有各向異性的特性，加強(qiáng)了單層鍍層的性能，通過不同的交替層相互輔助，改善了涂層特性。薄膜沉積技術(shù)主要分為物理氣相沉積和化學(xué)氣相沉積，彩鋼分別具有不同的優(yōu)勢及工藝特點(diǎn)。物理涂層具有高度一致的厚度，可提供理想的化學(xué)計(jì)量控制和相對低的沉積溫度，允許整個表面同時(shí)進(jìn)行涂層，但需要注意沉積率，控制內(nèi)應(yīng)力以限制涂層厚度，以及與基體的粘著力?；瘜W(xué)氣相沉積則具有一致的厚度和高沉積率，對復(fù)雜幾何外型具有一致的沉積性，但其具有溫度高、內(nèi)應(yīng)力大的問題。

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