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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[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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涂层材料氮化铬(CrN)氮化钛(TiN)碳氮化钛(TiCN)氮化铝钛+碳化钨碳膜硬度HV03000摩擦系数内应力处理温度(℃)50耐氧化温度(℃)0镀膜厚度(微米)1～6+1～41～4镀膜颜色银白色金黄色灰色灰黑色镀膜结构单层膜单层膜层膜层膜特点附着性、耐氧化、耐腐蚀应用范围***高硬度、耐磨耗、韧性良综合TiAlNWC/C两种特性确保加工品质应用范围适于切削铜类金属、型、膜具及零件较传统镀铬耐磨并防止塑料射、压铸粉末烧结等黏着沾粘现象产品特色高硬度(extremehardness)：3000~5000kg/mm耐腐蚀性佳(chemicalinertness)表面平滑(smoothsurface)：Ra<摩擦系数小(lowfrictioncoefficient)：~电绝缘性佳(highelectricalresistivity)低表面能(lowsurfaceenergy)膜致密度高(highdensity)热传导性佳(highthermalconductivity)生物相容性佳(biocompatibility)可透IR及可见光(transparentinIRandvisiblerange)能在低温下成长(lowtemperaturedeposition)：<100℃使用温度可达400℃在要求较低的摩擦系数而又不需佷高的硬度的场合,如冲压模具,由其是冲压有色金属的模具，如铜，铝等，酷R氮化铬(CrN)涂层是一种较为理想的选择。酷R涂层在摩擦磨损场合,比其它涂层更加坚韧耐用。
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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该团队使用这台拍摄速度每秒可到达3亿帧的相机观察类似于向材料表面喷镀金属涂层的喷漆工序。虽然类似的喷漆工序在不同行业中被***使用，但到目前为止，它们的特征、特性都是由实际操作经验而被总结得出的，Schuh教授道出了其中的原因，“因为喷涂工序的进行速度太快了，我们无法对其进行观测，因此也无从得知究竟发生了什么，没人能看到粒子撞击到材料表面并粘着的瞬间，这使得研究人员一直在争论当金属粒子撞击材料表面时，它们是否会熔化材料表面。而这项新技术意味着研究人员可以观察到粒子的撞击和粘附瞬间并对其进行研究。”利用高速照相机所拍摄的新图像表明，在某些情况下，被喷涂的金属粒子确实会熔化材料表面，同时阻碍粒子的粘附。研究人员还发现，这些金属粒子发生反弹离开材料表面的时间要比表面完成凝固的时间短，这表明当粒子离开时，被喷射表面仍处于熔化状态。（此处应有哥虽然已经退出江湖,但是江湖上还有哥的传说表情包.jpg）当工程师发现涂层材料粘合性能不佳时，他们可能会通过增加喷射速度或提高温度的方式以增加材料表面熔化的几率。但这项新研究结果表明使材料表面熔化并不能提升粘合性，同时会造成适得其反的效果。
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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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