从电线的铝和铜到珠宝的金和银，银器和电子产品等，金属在我们的日常生活中被***使用。如今应用**广的金属之一是铁，或者更确切的说，是铁经过加工处理后所得的钢合金。钢铁已经成为**通用的产品之一，它被应用于家用电器，汽车仪表板，标志，建筑和桥梁。然而，钢铁和其他金属一样也容易受到腐蚀。[彩虹分割线]了解金属的腐蚀过程为了了解金属涂层是如何保护金属的，首先我们需要知道腐蚀是什么以及它是如何造成的。腐蚀是一种自然的电化学反应，这种反应将一种精炼的金属转换成更加稳定的化学状态。腐蚀的发生，必须有三个部件：◆1.正极（这种情况下，钢铁中的铁）◆2.负极（氧气）◆3.电解质溶液（比如空气中的水分）在腐蚀过程中，钢中的铁由于氧的存在而发生氧化反应，形成水合氧化铁（III），通常称为铁锈。和铝轻度腐蚀产生的致密防护膜不同，因为铁锈易碎，容易剥落，使得更多的金属暴露在大气中，导致进一步的腐蚀和降解。这种持续的腐蚀**终会导致材料厚度的损失，材料强度的降低，穿孔和使用寿命的缩短。两种常见的金属涂层类型金属涂层为钢材提供保护，这样就能够保证钢材在各种挑战性环境中的使用。
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该效应十分有利于变形粒子与基体表面形成微区冶金结合，从而提高粘结合底层与基体之间的结合强度。(2）具有抗氧化耐腐蚀能力。特别是作为陶瓷涂层的粘结底层，当在高温下工作时，环境中的氧气和腐蚀介质能够通过陶瓷涂层的孔隙侵入到粘结底层，这就要求粘结底层在高温下能形成致密的氧化物保护膜，以保护基体金属不被氧化和环境介质的腐蚀。(3）涂层表面具有合适的粗糙度，它不仅能为喷涂工作层提供良好的粗化表面，有利于提高工作层与粘结底层之间的结合强度，而且对工作层表面的粗糙度也有直接影响。(4）具有合适的热物理性能，特别是热膨胀系数、热导率等，比较好介于基体材料和工作层之间，以减小两者之间的热膨胀不匹配性，降低涂层内的热应力和体积应力，有利于提高涂层的使用寿命。鉴于粘结底层的重要性，在进行涂层设计时，应综合考虑基材热物理特性和具体工况条件谨慎选择。2.粘结底层材料选择方法在进行涂层设计时，针对粘结底层的选择，主要考虑以下两方面因素的影响。(1）粘结底层与基体材料的相容性。当基材为普通碳钢、合金钢、不锈钢、镍铬合金、铝、镁、钛、铌等材料时，可选用具有“自粘结”效应的喷涂粉末作为粘结底层材料，涂层十分致密，孔隙率低。
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该技术的成熟和应用具有较大的推广价值。通过涂层可以使动车、高铁可动部件、飞机发动机叶片使用寿命**增加。新的研究结果发现了在喷涂金属涂层时使金属粒子粘附于材料表面的比较好手段，出人意料的是，对被喷涂的材料表面进行熔化不但不会有助于金属粒子的粘附，反而会起到适得其反的效果。我们可以通过两种手段将两块金属接合在一起，即将熔化两块金属的接合面或在这两种金属间使用另一种熔融的金属进行接合。在其凝固后，金属就被牢牢地接合在一起。但麻省理工学院的研究人员发现，在某些情况下，熔化对金属间的接合起着适得其反的阻碍效果。[分割线]这项一反常理的发现可能会对某些涂层工序的设计或3D打印造成巨大影响，因为两者都需要将材料持续地粘合在一起。这项研究由两位博士后MostafaHassani-Gangaraj和DavidVeysset，以及KeithNelson和ChristopherSchuh教授共同展开研究。Veysset开发了一款搭载高速相机的光学设备，该相机配有16个**的电荷耦合器件成像芯片，能在3纳秒内记录图像。这款相机拍摄速度非常快，能够以超音速的速度追踪记录被喷射到材料表面上的单个粒子，而这在之前是不可能做到的。
为底层钢提供电流保护。比如说，如果由于切割边缘，划痕或严重的涂层损坏这类情况致使底层的钢材暴露出来，在钢材开始腐蚀之前也会是周围的涂层首先被腐蚀。电流保护(也称为阴极保护)是由于锌的电负性比铁/钢更强，当锌涂层被涂覆时，它作为一种牺牲阳极首先被腐蚀，底层的钢成为阴极被保护。这种电流腐蚀将持续到阳极材料(锌涂层)完全被消耗。尤其是在建筑中，涂层难免会被刮伤或损坏，所以电流保护是很重要的。正因如此，在保护钢构件时，锌金属涂层优于铝涂层。虽然锌和铝在电流系列性质方面很接近，但是由铝形成的保护性氧化膜是很难穿透的，不会被腐蚀所消耗，因此不会为受损的钢提供电流保护。另一方面，锌涂层所形成的有效屏障不像铝那样具有保护作用，因此它会优先腐蚀而保护受损或暴露的钢。结论金属涂层将屏蔽作用和电流保护相结合，提供了一种在应用、成本和多功能性方面****的腐蚀防护。它们是保护其他金属如钢铁（技术上是金属合金）免受由于腐蚀而降解的有效方法。这种保护可以将易碎金属用于许多要求不高的应用中，否则这些金属是不适用于这些方面。金属处于不稳定状态会发生腐蚀现象,采用防腐蚀涂层是***、**经济、应用**普遍的方法。
钢板导致发生腐蚀的电池反应如下:阳极Fe=Fe2++2e阴极2H++2e=H2(酸性溶液析氢反应)(1)O2+4H++2e=2H2O（酸性溶液氧还原反应）(2)O2+2H2O+4e=4OH-(中性或酸性介质中的氧还原反应)(3)如果没有氧气存在,钢铁发生的电池反应会很快结束,这是因为在阴极区的H+会被耗尽,产生阴极极化;在阳极区由于Fe2+的积累而产生阳极极化。但是在有氧气存在的条件下,阴极处会发生。3式的氧还原反应,这样阴极反应不再与[H+]有关,腐蚀反应可以继续进行下去。1式是用酸性介质浸渍钢板时发生的析氢反应,这种情况较危险,需选择耐酸等高性能树脂并在涂装时要仔细慎重,防止个别毛孔漏涂。3式对防腐蚀涂料来说是**重要的反应,在一般大气和海洋环境下的腐蚀均属此类。由于在阴极部位会产生碱性的OH-离子,会使油脂型、醇酸型漆膜皂化剥离。二防腐涂料层的防腐机理防腐蚀涂层所以能保护钢铁起到防腐蚀作用,人们认同的主要是因为以下三种作用:01屏蔽作用涂料漆膜层的屏蔽作用在于隔离被保护基体与腐蚀介质的直接接触。如果防止金属表面被腐蚀,就必须要求漆膜层能阻止外界环境与金属表面的接触,从而达到防腐效果。02缓蚀钝化作用借助涂层中含有的防锈颜料,在溶液中解离出缓蚀离子,使基体表面钝化,***腐蚀进程。
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可优先选择电弧喷涂工艺。（2）喷涂陶瓷材料，特别是氧化物陶瓷材料或熔点超过3000℃的碳化物、氮化物陶瓷材料时，应选择等离子喷涂工艺。（3）喷涂碳化物涂层，特别是WC-Co、Cr3C2-NiCr类碳化物涂层，可选用高速火焰喷涂工艺，涂层可获得良好的综合性能。（4）喷涂生物涂层时，宜选用可控气氛或低压等离子喷涂工艺。3．以涂层经济性为出发点进行选择时。应尽可能选用电弧喷涂工艺。在喷涂原材料成本差别不大的条件下，在所有热喷涂工艺中，电弧喷涂的相对工艺成本比较低，且该工艺具有喷涂效率高、涂层与基体结合强度较高、适合现场施工等特点。几种主要热喷涂工艺的涂层特征及相对成本如表所示。几种热喷涂工艺性能及成本比较工艺电弧喷涂火焰喷涂HVOF等离子低压等离子喷涂孔隙率(%)1010~202~5结合强度很好一般极好很好~极好极好极好相对工艺成本．以能否进行现场施工为出发点进行工艺选择时，应优先电弧喷涂，其次是火焰喷涂，便携式HVOF及小功率等离子喷涂设备也可在现场进行喷涂施工。目前，还有人将等离子喷涂设备安装在可以移动的机动车上，形成可移动的喷涂车间，从而完成远距离现场喷涂作业。涂层结构设计在实际使用中。
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