塗層的作用主要有兩方麵,其一,它可以提高和改善原有材料的性能,如在工件上加塗高溫抗氧化塗層後,可以使工件的使用溫度提高,使用壽命延長;其二,塗層可以給予基材新的功能,如絕緣材料加導電塗層後,不導電的材料變得導電了。
塗層的品種很多,如手表加塗層後,使變得金光閃閃;建築物玻璃加反光塗層後,可以節約能源而且使建築物更加漂亮、壯觀;戰鬥機外表加隱身塗層後,使雷達無法“看見”它;甚至金屬表麵加塗層做成人工骨,使金屬與人的機體更融洽,人工骨使用時間更長。
塗層的製備方法也是多種多樣,最常用的有如下方法:物理氣相沉積是在真空條件下,用通電加熱、電子槍或濺射的方法將金屬或無機非金屬材料沉積到基材上;化學氣相沉積是在低壓、加熱條件下,氣態物質產生化學反應或者氣態物質與基材表麵起反應而生成固體塗層;化學和電化學沉積是通過化學反應或者電鍍、陽極氧化等方法在金屬表麵生成塗層;噴塗和刷漆工藝是在常溫或高溫下,用噴槍將塗料噴到物體表麵或用毛刷將塗料刷在物體表麵形成塗層。
一、衛星熱控塗層
衛星熱控塗層就像給衛星“穿上”了一件多功能的“衣服”,當太陽曬到衛星,衛星溫度升高時,“衣服”可反射或輻射掉大部分太陽能。當衛星曬不到太陽要變到極冷時,又能保證衛星不會“凍壞”。我國第一顆人造衛星“東方紅一號”,它的外表全部布滿了亮晶晶的鋁陽極氧化高反射熱控塗層。當然,由於空間環境複雜和衛星飛行任務不同,需要各種各樣的具有特殊性能的各種熱控塗層。
二、高溫抗氧化塗層
像鎢、鉬、鉭、铌、釩、鉻等金屬可以耐很高的溫度,在航空、航天、軍事上有很高的價值,但它們有一個弱點,在高溫下碰到氧氣,會形成多孔、疏鬆的氧化物。如果在這些金屬表麵加塗一層抗氧化塗層,塗層可以在高溫下隔離氧氣、保護金屬,這些金屬的使用壽命可大大延長。這種塗層在飛機、火箭、衛星發動機噴管上特別有用處。
三、電變色塗層
電變色塗層是一種很奇特的塗層,人們通常把它稱為“靈巧窗”塗層。電變色塗層本身是一種透明塗層,加塗在玻璃表麵上,通電後這種塗層會變色,變成藍色、灰色等顏色。當反方向再通電時它又會恢複到透明。如果用於窗戶上,如同安裝了一個“窗簾”。根據需要,可以開關“窗簾”,達到節約能源、調節室內工作環境的作用。
四、耐磨塗層
世界上的機器幾乎都離不開轉動、移動部件,如汽車輪子,飛機發動機,石油工業中的柱塞,手表的齒輪等等,這些部件天長日久的轉動,很容易磨損,一旦磨損,機器則不能正常工作。在這些部件表麵可以用電鍍、熱噴塗、化學氣相沉積等方法加塗耐磨塗層,耐磨塗層將會大大延長這些部件的運動壽命。
五、光譜選擇性塗層
太陽供給我們地球無窮無盡的能源,但這些能源分攤到單位麵積上很“薄”,所以在利用這些太陽能時,對這些“薄”的能源要盡可能收集得多,而又要“丟失”得少。收集多即太陽吸收比高,“丟失”少即紅外發射率低。太陽吸收比高、紅外發射率低的塗層稱之為太陽光譜選擇性塗層。光譜選擇性塗層在太陽能熱水器、太陽能集熱器等方麵都廣泛應用。幾種性能優異的光譜選擇性能,它們在可見和近紅外區,反射率低即吸收比高,而在中、遠紅外區反射率高即發射率低。
實際上,無機塗層還有很多種,如隱身塗層,導電塗層,遠紅外輻射塗層,生物塗層,超硬塗層等等。這些塗層在人們的生活、生產中都起到重要的作用,各種各樣的塗層把世界裝扮得多姿多彩。