Leed等人提出在金属粘结层和热障涂层之间增加阻止氧扩散涂层，并在金属粘结层和阻止氧扩散涂层、热障涂层和阻止氧扩散涂层之间增加梯度过渡层，以阻碍氧扩散到金属粘结层，形成脆性的金属-陶瓷界面，4．梯度结构在热障涂层中，由于粘结层金属和氧化锆陶瓷的热膨胀系数差异较大，这种差异将导致涂层内应力过大，并且在热循环条件下常发生陶瓷涂层的早期破坏。为了减小内应力，提高涂层与基体的结合强度，材料科学家开始在常规热障涂层中引入功能梯度材料制备技术。日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三首先提出了FGM的概念，与此同时，中国学者袁润章等也提出了FGM的概念，并率先在国内开展了这方面的研究。FGM的设计思想是针对两种或两种以上性质不同的材料，通过连续改变其组成、组织、结构与孔隙等要素,使其内部界面消失，得到性能呈连续平稳变化的新型非均质复合材料。借助功能梯度材料的概念，使热障涂层结构梯度化，相应地，热膨胀系数将沿涂层厚度方向逐渐变化，从而缓和涂层制备过程中和热循环使用过程中产生的热应力。梯度功能材料为金属/陶瓷涂层材料无法解决的热应力缓和问题提供了一种有效的方法，这为热障涂层的应用带来了令人兴奋的前景。
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当采用Ni-Al型粘结底层时，其使用寿命很短，大约只有两周时间，有时甚至出现“脱壳”现象；而当选用Mecto700（Ni20Cr10W9Mo4Cu1C1B1Fe）时，其使用寿命可长达。由表中所列的常用粘结底层特性可知，Ni-Al型粘结底层均不耐电解质溶液腐蚀，Ni-Cr(80/20)可耐多种化学介质腐蚀及气体腐蚀的能力，而Mo可耐多种强腐蚀介质腐蚀。一些金属涂层与所适应的环境介质如表所示。部分金属涂层及其适应的介质涂层材料钼钛镍合金不锈钢蒙乃尔合金哈氏合金铅铝、锌锡适用介质浓盐酸热的强氧化性溶液碱硝酸氢氟酸热盐酸稀硫酸大气、水蒸馏水有机酸热喷涂工艺选择为了获得满足零件使用要求的涂层，应结合零件使用工况条件及第3章中所述各种喷涂材料的成分、性能、工艺特性、涂层性能及适用的使用环境等综合考虑，确定合适的喷涂材料，谨慎选择热喷涂工艺。热喷涂工艺的选择原则如下：热喷涂工艺方法较多，但每一种方法都有其自身的优点和局限性，从不同的角度进行热喷涂工艺选择，会得出不同的结果。以高速火焰喷涂（简称HVOF）为例，当采用HVOF工艺喷涂金属、合金及金属陶瓷类材料时，可获得结合强度高（>70MPa）、致密度高（孔隙率<1%）、氧化物含量少的高质量涂层。
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金属涂层提供了两种主要的保护类型：屏蔽保护和特定情况下的电流保护。屏蔽保护当将诸如锌的金属涂层应用于钢材时会变干并且硬化，形成防止水分渗入的防渗屏障。这就消除了发生腐蚀所必需的一个必要组分——没有电解质（水分/水），氧化就不会发生，因此就不会生锈。屏障保护的另一个重要方面就是腐蚀膜保护，如前面所提到的，一些金属如铝与氧反应，在其表面会形成保护性氧化膜。它是有弹性的，并且牢固地附着在铝的表面，以防止水分渗入和进一步腐蚀。这就使铝成为金属板材的理想材料。锌常用于涂层结构钢，它会与空气中的氧气和水分发生反应并形成腐蚀产物，这种产物会形成一种保护底层钢材的防护层。暴露的活泼锌会与氧反应形成氧化锌，然后再与水反应形成氢氧化锌。当氢氧化锌与空气中的二氧化碳反应时，所得到的产物是碳酸锌。这些腐蚀膜产物，如在铝上形成的膜一样，对水的渗入具有抵抗性，并紧密附着在钢的表面上，使其不像铁上形成的腐蚀一样容易脱落。然而，锌是一种活性金属，它会随着时间的推移慢慢腐蚀和侵蚀。因此锌的降解速率仍然比钢铁要低几倍，并且它会***的延长其意图要保护的钢的使用寿命。电流保护金属涂层保护钢的第二种方法是，**涂层。
当金属表面氧气浓度超过一定量时,可将金属表面发生氧化反应所生成的Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+`再同金属表面发生还原反应所得到的OH-反应,形成Fe(OH)3沉淀而沉积在金属表面形成致密层,阻止了进一步腐蚀,这叫做钝化。03牺牲阳极保护作用考虑到电化学腐蚀因素,在涂料中加人一些比被保护基体更活泼的金属粉(电极电位比被保护介质高),如锌粉作填料,当电解质渗入到被防护金属表面发生电化学腐蚀时,涂料中的金属就作为牺牲阳极而被溶解,使得基体金属免遭腐蚀。三评定有机涂层防腐性能的方法目前除***采用的常规测试方法,如盐雾试验、湿热试验、浸渍试验和耐侯试验外,还采用直流电化学测试、交流阻抗谱法、电化学噪声法、氢渗透电流法等。下面分别介绍。01直流电化学法涂层钢板防腐蚀性的直流电化学法测试法分为电位/时间法、直流电阻法、极化曲线法和极化电阻法等。这些方法主要用在实验室研究中,并不适宜用来评定涂层钢板的耐蚀等级。02交流阻抗谱法(EIS)上述直流电化学法测试法是迫使离子以一种方向透过漆膜,这样会引起涂层钢板腐蚀加速或减速,而交流阻抗谱法避免了此缺点,使用交流阻抗谱法可以得到涂层在不同交流频率下的阻抗和电容值,以及涂层下金属界面的信息。03电化学噪声法。
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适合当今汽车覆盖件等铸铁类模具，取代传统的严重污染环境的镀硬铬工艺。一方面可以终身解决模具磨损问题，另一方面也避免了因六价铬成分带来的对环境和人体的危害；创新的DUPLEX和ADVANCED系列涂层的综合解决方案，避免了TD工艺会导致模具变形需要重新磨配的问题，同时也杜绝了TD浴盐对环境的污染，其在PVD涂层处理前采用模具表面化学热处理工艺，通过提高模具表面的支撑力，***提升超硬涂层的表现，大幅提升模具的抗负载及抗磨损性能，尤其适用于厚板和高强板的冲压加工工艺。涂层已经被***的应用到***：包括高速钢丝锥、滚刀，硬质合金铣刀、钻头等。汽车模具：板材冲压、拉伸、挤压、冷锻模具，而对于电子信息产业上的模具涂层，因为模具尺寸小、尺寸精度高、对涂层的结合力要求高而存在种种问题。对于电子行业模具的涂层设计，必须首先根据客户的模具的应用条件、模具的失效形式和客户所要通过涂层想解决的问题进行选择和设定不同的涂层。通常电子行业的模具，如连接器模具、插件精密凹模、顶杆，主要是要解决模具功能面的耐磨损问题、解决零件的边毛刺问题、模具磨损后尺寸超差导致模具报废问题、零件脱模问题及某些行业的塑料腐蚀性强导致模具冲蚀问题。
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[彩虹分割线]研究结果表明当撞击粒子和被撞击表面同时保持固体状态且粒子像液体般“飞溅”于表面时，两者的接合效果比较好。Schuh认为这个新观测到的现象帮他们打开了新的思路，同时这一现象也存在于其他多种金属加工方法中。如今在接合不同金属时，他们所需做的是制造此类非液体状态的“飞溅”，因为固体状态的“飞溅”能够使金属粘合，而液体“飞溅”则不可以。Hassani-Gangaraj认为有了这种新的观测方式，他们就可以通过精确的测量数据来找到获得比较好接合效果所需的条件。这些研究结果可应用于发动机部件的涂层涂装，以便重复利用被磨损的部件，而不是将其丢弃。Schuh说“直接丢弃一台掘土机的旧发动机或将其熔化后重铸都会花费大量资金，但如果只是将它清洗干净，然后使用喷涂涂层的方式对表面进行翻新，就不会存在高昂的成本问题。”但这种经济的做法需要确保被喷涂的涂层具有牢固良好的粘附性。这项新发现除了能改善涂层的施用方式，还能帮助改进某些金属增材制造系统（如3D打印）的设计。对于涂层来说，**重要的是确保一层涂料材料牢固地附着在上一层材料上。采用热喷涂技术不仅能提高机器设备的耐磨损性、耐腐蚀性、耐侵蚀性、热稳定性和化学稳定性。
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