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哪些因素会影响耐高温涂层与基体的结合强度?

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以下是一些会影响耐高温涂层与基体结合强度的因素: 1. 基体表面状态 粗糙度:适当的表面粗糙度有助于增加涂层与基体的机械咬合作用,提高结合强度。例如,通过喷砂等工艺处理基体表面,使其形成微观的凹凸不平结构,涂层在固化过程中能嵌入这些凹坑中,像在金属基体上进行喷砂后再涂覆耐高温涂层,结合会更牢固。但如果粗糙度太大,可能导致涂层难以均匀覆盖,出现局部薄弱点,反而影响结合强度;而表面过于光滑,机械咬合作用不足,结合力也会欠佳。 清洁度:基体表面若存在油污、灰尘、铁锈等杂质,会在涂层与基体之间形成隔离层,阻碍涂层与基体的直接接触和化学键合等作用,降低结合强度。比如在钢铁基体上涂覆涂层前,若未将表面的油污彻底清除,涂层固化后很容易从基体上剥落。 氧化层情况:部分基体材料表面会自然形成氧化层,有的氧化层结构疏松,不利于涂层附着,像铝合金表面的自然氧化层较薄但相对疏松,若不进行适当处理,会使涂层与之结合不紧密;而有的氧化层经过处理后可成为有利于结合的中间过渡层,增强涂层与基体的连接。 2. 涂层自身特性 成分与结构:涂层的化学成分决定了其与基体之间可能发生的化学键合类型及程度。例如,某些含硅、钛等元素的涂层,在与金属基体接触时,能够通过化学反应形成化学键,增强结合力;涂层的分子结构如果具有较多的活性官能团,也有利于与基体发生相互作用,提高结合强度。 柔韧性:柔韧性好的涂层在受到温度变化、外力作用等情况时,能够更好地随着基体的变形而变形,减少因应力集中导致的涂层与基体脱离的风险,保持较好的结合状态。比如一些有机改性的陶瓷涂层,兼具陶瓷的耐高温性能和有机材料的柔韧性,与基体的结合强度相对较高。 3. 热膨胀系数差异 涂层与基体材料的热膨胀系数如果相差过大,在温度变化过程中,两者的伸缩程度不一致,会产生较大的热应力。当热应力超过涂层与基体间的结合力时,就容易使涂层从基体上剥落或产生裂纹,严重影响结合强度。例如,陶瓷涂层与金属基体结合时,常因热膨胀系数差异大而需要采取特殊的过渡层等措施来缓解热应力,保障结合强度。 4. 预处理工艺 表面活化处理:采用化学镀、离子注入、等离子体处理等方法对基体表面进行活化,能增加表面的活性位点,促进涂层与基体之间的化学反应,提升结合强度。比如通过化学镀在金属基体表面沉积一层薄的金属膜,使后续涂层与之结合更紧密。 涂覆前打底处理:使用底漆、过渡层等进行打底,能改善涂层与基体的相容性,调节两者的热膨胀系数差异,起到承上启下的作用,增强整体的结合强度。例如在陶瓷基体上涂覆耐高温涂层时,先涂覆一层与陶瓷和涂层都有较好亲和性的中间过渡层,可有效提高最终涂层与基体的结合效果。 5. 涂覆工艺 涂覆方法:不同的涂覆方法如喷涂、刷涂、浸涂等,对涂层与基体的结合强度有影响。喷涂时,涂层颗粒撞击基体表面的速度、角度等会影响其附着效果;刷涂的均匀性、力度等操作因素也关系到涂层与基体的贴合情况;浸涂过程中涂层溶液的粘度、浸涂时间等同样会作用于结合强度。 涂覆厚度:涂层厚度不合理会影响结合强度。如果涂层过厚,内部应力容易积聚,在使用过程中可能因应力释放导致涂层与基体分离;涂层过薄则可能无法形成完整、有效的覆盖,结合强度也难以保证。 6. 固化工艺 固化温度:合适的固化温度能使涂层充分交联、固化,形成稳定的结构,与基体之间建立良好的结合。温度过低,涂层固化不完全,强度不足,结合力差;温度过高则可能导致涂层产生热应力,甚至出现开裂等问题,破坏结合状态。 固化时间:固化时间过短,涂层同样不能充分发挥其性能,与基体的结合不够牢固;而固化时间过长,在一些情况下可能也会对涂层结构产生不利影响,影响结合强度。
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