1)电镀

电镀是用直流或脉冲电流电解的方式(包括水溶液和非水溶液)，在金属或非金属表面沉积一层不同于基体的金属或合金镀层或沉积金属和金属氧化物、非金属的复合镀层的工艺方法。例如，镀铜、镀铬、镀锌、镀铜锡合金、镀镍、二氧化硅复合镀层等。

①镀铜　一般用于钢、铁件镀铬的底层，铝件、锌压铸件、锡焊件、铅锡合金等的预镀层，塑料电镀中间层，防渗碳镀层，印刷滚压表层等。

②镀镍　因镀镍层在水中和空气中稳定，耐强碱，具有铁磁性。常用于装饰－防护性镀铬底层，有时也用于有硬度和耐磨性要求的场合。

③镀铬　铬在大气中有强烈的钝化倾向，相对于钢铁实际上为阴性镀层，对无机酸及强碱有很好的耐腐蚀性，硬度高，耐磨性好，耐热，但易含气孔和微裂纹。镀铬层常用于汽车、摩托车、自行车、缝纫机、钟表、家电、医疗器械、仪器、仪表、办公用品、日用五金、家具、量具等防护装饰;石油、煤炭、交通、农机、机械等部门零件的强化和修复。

④镀锌　镀锌层经钝化处理后几乎不发生变化，在汽油或含有二氧化碳的潮湿水汽中防锈性能好。一般用于汽车、轻工、仪器、仪表、机电、建筑、煤矿、五金、国防的钢铁构件的防护。

2)热喷涂技术

喷涂是将金属或者是其他物质熔化，并用压缩空气将其以雾状喷射到加工物体的表面上，形成金属或其他物质的覆盖层或喷涂堆厚。热喷涂至今约有100多年的历史。1910年瑞士人Schoop博士发明了最初的喷涂装置。当时喷涂热源是电弧和氧－乙炔火焰，喷涂材料仅限于铝线及锌线，涂层仅限于装饰。20世纪30～40年代，出现了火焰金属粉末喷涂，涂层应用范围从装饰涂层发展到喷涂钢丝来恢复机械零件的尺寸，用喷涂铝线或锌线作为钢结构上的防腐涂层。50年代，自熔性合金粉末的研制成功使热喷涂有了重大突破，后来因空间技术的发展，为解决航天飞机冲入大气层迫切需要耐高温和绝热涂层的问题，从而迎来了陶瓷喷涂的迅速发展。陶瓷材料有Al2O3、ZrO2、ZrO2·SiO2等。由于氧－乙炔火焰温度低，氧化铝和氧化锆等陶瓷材料的喷涂层质量尚不理想，迫使人们对喷涂热源作进一步的探索，成功地研制了爆炸喷涂和等离子喷涂，实现了陶瓷粉末和高熔点陶瓷材料的喷涂，使热喷涂技术飞速发展。

由上所述，热喷涂技术的发展是以航空航天等尖端技术的发展以及热喷涂技术自身的不断改进、完善和新的热喷涂材料及喷涂方法的开发分不开的。

喷涂用的金属材料很广泛，从低熔点的锌到高熔点的钨等一系列金属及合金都可作为喷涂材料，还有金属氧化物、碳化物以及它们的混合物和聚乙烯、聚酰胺等塑料。被喷涂的对象范围也很广泛，不仅金属而且陶瓷、玻璃、石膏、木材、布帛、纸张等都可以通过喷涂获得覆层强化。喷涂操作工艺简单迅速，被喷涂工件的大小不受限制，在机械制造、建筑、造船、车辆、化工装置、纺织机械中得到广泛运用。

(1)热喷涂的方法

热喷涂方法较多，根据加热喷涂材料的热源种类可分为气体式和电气式。前者是利用气体燃料与氧燃烧时释放的能量，如图2－2－5及图2－2－6所示;后者是利用电弧热、放电能量以及电阻热等电能，如图2－2－7所示。无论何种方法，随着喷涂技术的应用范围日益扩大和喷涂材料的不断发展，喷涂方法及其装置也相应得到改进与创新。

图2-2-5　线材气体火焰喷涂原理

图2-2-6　粉末气体火焰喷涂原理

图2-2-7　电弧喷涂原理

(2)热喷涂的应用

①解决过盈配合面的过盈量不足和拉伤

例如：内燃机车牵引电机压装齿轮的输出轴磨损松动，由于配合面没有键，靠锥面挤压配合传递扭矩。用粉末喷涂恢复磨损尺寸，实际使用效果良好，已列为正常修复工艺。孔的尺寸超差时，只要孔的位置适合喷涂作业，孔的深度不大于孔径，不是盲孔，均可采用热喷涂工艺修复。内孔喷涂时，涂层厚度不宜过厚，一般小于1 mm。

②恢复摩擦副的尺寸或几何精度

对运动零件表面产生的摩擦磨损、拉伤、几何精度丧失等失效，如曲轴连杆颈和主轴颈;各种间隙配合的传动轴与滑动轴承的配合面;平面滑动，如机床导轨面;各类外圆面，如油缸柱塞等，采用热喷涂工艺均可恢复其尺寸，重新使用。

③作为耐磨涂层强化表面

很多机械零部件的磨损都是局部的。为了获得优良的局部耐磨性必须选用高级钢材并进行适当的热处理来制造整体零件。采用热喷涂工艺可以在需要部位制备高耐磨表面，工艺简单，节约了大量贵重材料，降低了生产成本和周期。

④制备耐热、隔热涂层

热喷涂层用于耐热、隔热方面有非常优良的效果。涡轮机的燃烧部件表面喷涂后大大提高了使用寿命。如RB211发动机燃烧室衬套用0．16 mm的镍铬铝结合底层，0．16 mm的氧化镁、氧化锆面层做热障涂层，使两次大修的使用寿命从1 000 h提高到4 000～5 000 h。

⑤制备可磨损涂层

可磨损涂层用于机械间隙控制，使配合副自动建立所需的间隙。该技术已在航空发动机上得到广泛应用。

⑥制备耐蚀涂层

在钢结构表面喷涂锌或铝的涂层可大大提高结构的耐蚀性能。在船体表面喷涂铝层后，可有效地防止海水的侵蚀。桥梁、铁塔等喷涂锌、铝后能大大提高抗大气、盐雾的侵蚀能力。

⑦制备抗磨粒磨损表面

自熔性合金喷焊层广泛用于抗磨粒磨损表面，如泥浆泵柱塞，喷焊后比原50Cr中频淬火提高寿命9．5倍;冷拔钢管模喷焊后比原45钢淬火、镀铬提高寿命5～6倍;玻璃模具表面喷焊后提高寿命5倍。

3)塑料粉末涂装

塑料粉末涂装就是采用各种方法，诸如熔射法、静电喷涂法、流动浸塑法、静电流浸法、挤压法、滚压法等，在金属表面涂覆上一层0．02～0．03 mm的塑料薄膜。这层薄膜与金属基材有较好的结合力，涂膜本身具有优良的化学稳定性，涂膜将金属与周围环境介质隔开，从而达到防腐的目的。

(1)粉末流动浸塑法

流动浸塑法俗称硫化床法或沸腾床法，国外也有称之为“镀塑”。其基本原理是利用工件的热容量进行粉末塑料的熔敷。先把粉末塑料放入底部透气的容器即流动槽中，从槽下部送入干净的压缩空气，使粉末塑料流动并悬浮一定高度。而后把预先加热到粉末塑料熔点以上温度的工件浸入流动槽中，粉末塑料就均匀地附着到被涂工件的表面上，经过数秒钟浸渍后取出并进行机械振动，除掉多余的粉料，然后送入塑化炉流平塑化，最后出炉冷却，从而获得均匀的涂层。

①流动浸塑工艺

流动浸塑工艺一般如下：

工件预处理－预热－浸塑－塑化－冷却－成品。

硫化床主要由气室、微孔板和硫化槽三部分组成。硫化床的结构如图2－2－8所示。流动浸塑常用的粉末涂料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺。

图2-2-8　硫化床结构

②流动浸塑法的应用

流动浸塑法在工艺上具有省材料、省能源、无污染、效率高、质量好等特点，因而用途甚广，特别是钢铁产品，如钢丝、钢管、型钢、焊接网、冲拉钢板网以及用这些基材加工成的多种产品，经流动浸塑后，赋予耐腐蚀性、装饰性、电气绝缘等优良性能。所以，这种方法自形成工业性生产以来，在国民经济的各个领域中得到了日益广泛的应用。

(2)静电喷涂法

①静电喷涂法原理

静电喷涂主要是利用高压静电电晕电场的原理，在喷枪头部金属导流杯上接上高压负极，被涂工件接地形成正极，使喷枪和工件之间形成一个较强的静电电场，如图2－2－9所示。作为运载气体的压缩空气，将粉末涂料从储粉桶经输粉软管送到喷枪的导流杯时，由于导流杯接上高压负极产生的电晕放电，在其附近产生密集的电荷，粉末带上了负电荷，并进入电场强度很高的静电场，在静电和运载气体的作用下，粉末均匀地飞向接地的工件上。由图2－2－10可见，粉末静电吸附于工件表面上的整个过程大体可分为三个阶段：

第一阶段　如图2－2－10(a)，是带负电的粉末在静电场中沿着电力线飞向工件，粉末均匀地吸附在工件的表面。

图2-2-9　静电喷粉枪扩散形式

图2-2-10　粉末静电吸附过程(www.daowen.com)

第二阶段　如图2－2－10(b)，由于工件接地成正极，对粉末的吸引力大于粉末之间的同性相斥力，于是粉末密集地排列堆积，形成一定厚度的涂层。

第三阶段　如图2－2－10(c)，随着粉末沉积层的不断增加，因为新建的电场与粉末是同性的，当粉末堆积到一定厚度时，继续飞来的粉末就受到排斥而掉下来。

经过喷涂，将吸附于工件表面的粉末加热到一定温度，就能使原来松散堆积的固体颗粒熔融流平，固化后便成为均匀、连续、平滑的涂层。

静电喷涂设备主要包括高压静电发生器、静电喷粉枪、供粉器、喷粉室、粉末回收装置、烘箱等。

适于静电喷涂的粉末材料有：环氧粉末涂料、环氧聚酯型粉末涂料、聚酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、聚氨酯粉末涂料。还有一些热塑性粉末涂料，如聚乙烯、聚酰胺、热塑性聚酯、聚氟乙烯等。在热固性粉末中，也还有一些特殊性能的粉末涂料，如美术花纹型、半光与无光型、绝缘型、导电型、阻燃型、耐热型等。

②静电喷涂法的应用

静电粉末喷涂法实现了工件室温涂敷，不需预热，粉末利用率高(≥95%)，涂膜较薄约为40～100 μm，而且均匀，无流挂现象，在生产方式上还可以做成流水线，大大提高了生产效率。因而无论在装饰性涂装还是在功能性涂装方面，都得到广泛应用。从目前看，静电喷涂在下列诸多领域，都得到了推广和应用：

家用电器工业，它包括电冰箱、洗衣机、空调机、电风扇、工业缝纫机、铝制品、摩托车等进行喷涂后，不仅防腐性好，涂膜坚固耐用，而且装饰性能好，美观卫生。

机电工业，如开关柜、电焊机、电动工具、变压器、防爆电器等经喷涂后不仅防腐耐用，而且绝缘性能优良。

轻工业，如摩托车、玩具、铝制品、打字机、复印机、自行车、印刷机等。

石油化工业，如各种输送管道、液化气钢瓶、包装桶等。

仪器仪表业，如电度表、电子仪器、光学仪器、防爆电器、医疗器材等。

建筑五金业，如钢模板、钢管桩、钢门窗、安全门、建筑围栏等。

商业，如各种货架、货筐、食品包装箱等。

家具业，如各种钢制家具、桌椅等。

养殖业，如鸡笼、各种网箱等。

其他方面，如兵器、图书设施、电影放映机、教学仪器等。

(3)其他涂塑方法

①熔射法

它也叫火焰喷涂法。原理是用压缩空气将粉末涂料从熔射机的喷嘴吹出，并以高速度通过从喷嘴外围出来的可燃气体(如乙炔)和氧气的火焰区，使其成为熔融状态附着于被涂物上。

②薄膜辊压法

这是把塑料薄膜通过辊压的方法，粘贴到金属板材上。

③撒布法

通过细筛网将粉末均匀地撒布到已预热至粉末熔融温度以上的被涂物表面上，经加热固化成膜。

④静电流浸法

这是综合了静电喷涂和流动浸塑法的原理而设计成的一种涂塑方法。

4)金属表面的化学转化膜

金属表面的化学转化膜是指采用化学处理液使金属表面与溶液界面上产生化学或电化学反应，生成稳定的化合物薄膜的处理过程。

金属表面的化学转化膜常用于：金属表面的防护，增强金属表面的耐磨性或降低金属表面的摩擦力，用于金属表面的装饰层及绝缘层，以及作为涂装底层。按生产习惯，转化膜分为：磷化膜、氧化膜、钝化膜及着色膜。

(1)磷化处理

磷化处理是一种化学和电化学的过程，采用浸渍或喷淋或浸喷组合等方法将磷酸溶液覆在金属表面，产生很薄的细晶粒和不溶于水的磷酸盐层。

金属磷化膜呈浅灰色或深灰色，对基体有较好的保护作用，如锰、锌系的磷酸盐膜不被大气氧化，常用于钢铁保护层。磷化膜对油、蜡、颜料及油漆有良好的吸收性，所以适用于着色和作油漆的底层，并有防锈性能。磷化处理还可以作为冷加工钢板的润滑助剂，也可以提高机械零件的耐磨性能。磷化膜具有绝缘性，在硅钢片上被广泛采用。

(2)氧化处理

氧化处理是在可控条件下人为生成特定氧化膜的表面转化过程。氧化处理常用于铝材及钢铁。

①铝及铝合金的氧化处理

铝及铝合金表面自然形成的氧化膜一般较薄，其厚度约在0．01～0．02 μm，这种膜疏松多孔不均匀，抗腐蚀能力较低，并易染污迹使铝件失去光泽。铝及铝合金氧化处理可生成较厚的氧化膜，从而提高抗蚀、耐磨、绝缘、绝热、吸附等能力或光亮度及装饰功能。

②钢铁氧化处理

钢铁表面在大气环境生成的氧化膜一般为Fe2O3和少量的FeO，即锈层，通过氧化处理可形成以磁性氧化物Fe3O4为主要成分的氧化膜，厚度在0．6～1．5 μm。钢铁氧化处理以化学法为主。按化学处理液的酸、碱性分为酸性、碱性两类;按所得膜层颜色，习惯上分为发黑及发蓝两种工艺。

发黑处理　将钢铁浸在NaOH水溶液中煮沸，在其表面产生黑色的Fe3 O4薄膜的方法称为发黑处理，也可称为碱液着色、染黑法。

发蓝处理　发蓝处理是在较高的温度条件下，在含有一定氧化剂的氢氧化钠溶液中进行。氧化剂和氢氧化钠与金属反应，生成以磁性氧化铁(Fe3O4)为主要成分的氧化膜。

(3)钝化处理

钝化处理是指通过成膜沉淀或局部吸附作用，使金属的局部活性点失去化学活性而呈现钝化。钝化处理过程中不一定生成稳定的完整的膜层，其目的仅在于降低表面活性点的数目，一般将钝化处理看作表面转化处理的一种特殊形式。

铜及铜合金经钝化处理，可在其表面形成防护性薄膜以防止硫化物侵蚀而发暗，同时具有装饰功能。

不锈钢钝化是不锈钢零件在酸洗后，为了提高其耐蚀性而进行的一种化学转化处理。经钝化后的不锈钢表面保持其原来的颜色，一般为银白色或灰白色。

(4)着色处理

金属的着色是指通过特殊的处理方法，使金属自身表面上产生与原来不同的色调，并保持金属光泽的工艺。在金属表面上着色与染色，历史悠久。目前这类工艺大多应用于金属的表面装饰，以改善金属外观，模仿较昂贵的金属或金属古器外表。

金属着色工艺在金属表面产生一层有色膜或干扰膜。该膜很薄，仅25～55 μm，有时干扰膜自身几乎没有颜色，而金属表面与膜的表面发生光反射时，将形成各种不同的色彩，所以当膜的厚度增加时，色调随之变化，一般自黄、红、蓝到绿色，当膜厚不均匀时，将产生彩虹色或花斑的颜色。

金属着色一般有化学法、热处理法、置换法和电解法等工艺，可以直接在基体金属表面上进行，也可以在基体金属表面镀层上适当地再着色。几种着色方法中，最常用的是化学法着色。

金属着色工艺有以下特点：

①各工艺所得膜层的外观，一定程度上取决于工件金属的预处理;

②有些金属制品(如钢铁制品)的着色工艺往往先经电镀，随后再着色，会收到更好的效果;

③金属表面着色膜的耐蚀性和耐久性等一般较差，多用于城市内装饰性产品，如灯具、工艺品、日用五金等，而不适宜于恶劣环境中使用或经常受摩擦的产品。