表面涂讲义敷技术
表面组装涂敷工艺
2.刮刀的速度
•
刮刀速度快，焊锡膏所受的力也大。但提高 刮刀速度，焊锡膏压入的时间将变短，如果刮刀 速度过快，焊锡膏不能滚动而仅在印刷模板上滑 动。考虑到焊锡膏压入窗口的实际情况，最大的 印刷速度应保证FQFP焊盘焊锡膏印刷纵横方向 均匀、饱满，通常当刮刀速度控制在20～ 40mm/s时，印刷效果较好。因为锡膏流进窗口 需要时间，这一点在印刷细间距QFP图形时尤为 明显，当刮刀沿QFP焊盘一侧运行时，垂直于刮 刀的焊盘上焊锡膏图形比另一侧要饱满，故有的 印刷机具有刮刀旋转450的功能，以保证细间距 QFP印刷时四面焊锡膏量均匀。
刷涂敷二类，广泛采用的是印刷涂敷技术。使用注射式装置施
加焊膏的工艺过程称为注射滴涂（亦称点膏或液料分配），该 方法可采用人工手动滴涂，也可采用机器自动滴涂。主要用于 小批量多品种生产或新产品的研制，以及生产中补修或更换元 器该方法速度慢、精度低，但灵活性好。
• 常用的印刷涂敷方式有非接触印刷和直 接印刷两种类型。非接触印刷即丝网印 刷，直接接触印刷即模板漏印（亦称漏 板印刷），目前多采用直接接触印刷技 术。这两种印刷技术可以采用同样的印 刷设备，即丝网印刷机。
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3.刮刀的压力 刮刀的压力即通常所说的印刷压力，印刷压力的改变对印制质量 影响重大。印刷压力不足会引起焊锡膏刮不干净且导致PCB上锡膏量 不足，如果印刷压力过大又会导致模板背后的渗漏，故一般把刮刀的 压力设定在5～12N／25mm左右。理想的刮刀速度与压力应该以正 好把焊锡膏从钢板表面刮干净为准。 4.刮刀宽度 如果刮刀相对于PCB过宽，那么就需要更大的压力、更多的焊锡 膏参与其工作，因而会造成焊锡膏的浪费。一般刮刀的宽度为PCB长 度(印刷方向)加上50mm左右为最佳，并要保证刮刀头落在金属模板 上。
第六章 表面涂覆技术
②物理结合。当高速的熔融粒子撞击到基体表面，且紧贴的距离达到基体原子间晶格
指数范围时，就会产生范德华力，而由此引起的结合属于物理结合。一般在基材表面十分 干净或进行活化后才有产生这种结合的可能性。
增 强
③扩散结合。当熔融粒子撞击到基体表面形成紧密接触时，由于变形和高温的作用，
基体表面的原子得到足够的能量，使涂层和基体之间产生原子扩散，形成扩散结合。界面 两侧形成固溶体或金属间化合物，增加了结合强度。
④冶金结合。当基体预热、或喷涂粒子具有高的熔化潜热，或喷涂粒子本身发生放热
化学反应（Ni/Al），熔融态的粒子与局部熔化的基体之间发生“焊合”现象，产生“焊 点”，形成微区冶金结合。
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思考题
• • •涂层的结构特征是什么，是如何形成的? 热喷涂层的残余应力如何分布，为何? 热喷涂层与基体的结合机制有哪些? 几种主要喷涂方法的特征？
2. 熔化的喷涂材料被雾化：线材端部熔化形成的液滴在外加压缩气流或 3. 熔融或软化的微细颗粒的喷射飞行：在飞行过程中，颗粒首先被加速
形成粒子流，随飞行距离增加，粒子运动速度逐渐减小。
4. 粒子在基材表面发生碰撞、变形、凝固和堆积：当具有一定温度和速
度的微细颗粒与基材表面接触时，颗粒与基材表面产生强烈的碰撞， 颗粒的动能转化为热能并部分传递给基材，同时微细颗粒沿凸凹不平 表面产生变形，变形的颗粒迅速冷凝并产生收缩呈扁平状粘结在基材 表面。喷涂的粒子束连续不断的运动并撞击表面，产生碰撞—变形— 冷凝收缩的过程，变形的颗粒与基材表面之间，以及颗粒与颗粒之间 互相粘结在一起，从而形成了涂层。
表面涂敷技术
表面涂敷技术1.1热喷涂热喷涂是一种采用专用设备利用热源（可以是然烧热、电弧、等离子弧、激光等）将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态，用高速气流将其吹成极微小颗粒（雾化）并喷射沉积到经过预处理的工件表面，形成覆盖层，以提高机件耐蚀、耐磨、耐热等性能的表面工程技术。
热喷涂技术最突出的特点：方法的多样性、制备涂层的广泛性、应用的经济性1.2热喷涂的一般原理喷涂材料在热源中的被加热过程和颗粒与基材表面的结合过程是热喷涂技术制备涂层的关键环节。
从喷涂材料进入热源到形成涂层，喷涂过程一般经历四个阶段：1、喷涂材料被加热熔化2、熔化的喷涂材料被雾化粉末一般不存在熔粒被进一步破碎和雾化的过程，而是被气流或热源射流推向前喷射。
3、熔融或软化的微细颗粒的喷射飞行4、粒子在基材表面发生碰撞、变形、凝固和堆积1.3热喷涂技术的分类及特点目前还没有标准的热喷涂分类法，一般是根据所用热源的不同来分类，分为燃气法、气体放电法、电热法和激光热源法。
1.4热喷涂材料热喷涂材料按按分为线材、棒材、粉末和高分子材料做成的长柔性管中装有各种性能粉末的管材；按组成成分可分为：金属、合金、自熔性合金、复合材料、陶瓷和有机塑料等等。
下面我们重点介绍几种喷涂方法。
1、火焰喷涂①原理火焰喷涂历史最为悠久，它是利用气体燃烧放出的热实现热喷涂，目前被广泛采用的是氧乙炔火焰线材和粉末火焰喷涂。
一般说来，凡在2760℃以下温度区内不升华、能熔化的任何物质均可采用火焰喷涂获得涂层，但实际上熔点超过2500℃的材料很难用火焰进行喷涂。
②工艺火焰喷涂工艺流程为：工件表面准备——预热——喷涂打底层——喷涂工作层——喷后处理2、等离子喷涂①原理正常状态下原子呈中性，气体在常温下是不导电的，但当外界通过某种方式给予气体分子或原子以足够的能量时，就可使电子脱离原子而成为自由电子，而使原子或分子成为常电的正离子，也就是气体产生电离现象。
使气体产生电离的因素很多，如热电离、光电离等。
表面涂覆技术概述
脂。此涂料成膜后具有良好的柔韧性、附着力和强度，颜料、 填料能均匀分散，颜色均匀，遮盖力好等优点。缺点是耐水 性较差。这类涂料的产量在我国涂料中居首位，使用面极广。
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3. 氨基树脂涂料
主要有以下四种涂料：
(1) 氨基醇酸烘漆 目前应用最广的工业用漆。其成膜温度低， 时间短，具有良好的耐化学药品性，不易燃烧，绝缘好。
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二、粘结原理
粘结是一个复杂的过程，主要包括表面润湿、粘结剂分 子向被粘物工件表面移动、扩散和渗透、粘结剂与被粘物 形成物理和机械结合等。有关粘结的理论很多，如机械结 合理论、溶解度参数理论、吸附理论、扩散理论、静电理 论、化学键理论、抛锚理论等。
与涂装一样，工件的表面处理非常重要。主要有两个目 的：
四、常用涂料的性能
1. 酚醛树脂涂料 本类涂料可分为两类： (1) 改性酚醛树脂涂料 以松香改性酚醛树脂涂料为主，特点是
干得快，耐水、耐久，价格低廉，广泛用作建筑和家用涂料。 (2) 纯酚醛树脂涂料 由纯酚醛树脂和植物油熬制而成，耐水性、
耐化学腐蚀性、耐候性、绝缘性都非常优异，多用于船舶、 机电产品等。
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五、紫外光固化涂料
1、特点 紫外光固化涂料是在250nm～450nm波长紫外光的作用下 进行固化的一类涂料。 固化温度低；速度快；固化时间可小于1s至10s；成膜能 力强，可一次施涂达到膜厚要求，操作管理简单，可靠性 好，不需要预热和保温，适宜于自动流水线作业，消耗能 源约为热固化的1/10;涂膜性能好，固化时几乎无溶剂挥发。 体积收缩很小，真空状态下性能优良。由于大多数着色颜 料对紫外光的透过率低，难于制成色漆，所以目前已工业 化的光固化涂料多为清漆。
5第五章-表面涂敷技术
二、热喷涂的种类和特点
1．热喷涂种类 按涂层加热和结合方式，热喷涂有喷涂和喷熔 两种。
热喷涂：基体不熔化，涂层与基体形成机械结 合；
喷熔：是涂层经再加热重熔，涂层与基体互溶 并扩散形成冶金结合。它们与堆焊的根本区别 都在于母材基体不熔化或极少溶化。
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热喷涂技术按照加热喷涂材料 的热源种类分为：
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常用涂料性能
乳胶漆
按使用部位分可分为内墙涂料和外墙涂料 ，按光泽分可分为低光，半光，高光等几个品 种。
107 胶
107 胶是聚乙烯醇缩甲醛溶液，有一定的粘 接性（胶性），但 107 胶能溶于水。
常用的涂料
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2．涂层结构
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涂层的结构
涂层是层状结构，是一层一层堆积而成 .
涂层的性能具有方向性，垂直和平行涂 层方向上的性能是不一致的。 部分孔隙或空洞，其孔隙率一般在4％－ 20％之间。涂层中伴有氧化物和夹杂。 涂层经适当处理后，结构会发生变化。
耐候性不好
对施工环境要求较高
装饰性较差
投入较大
常用的一些涂料
氨基漆
氨基漆除了用于木器涂料的脲醛树脂漆（俗称酸固 化漆）外，主要品种都需要加热固化，一般固化温度 都在 100℃ 以上，固化时间都在 20 分钟以上。
表面涂敷技术资料
热喷涂原理图
热喷涂的特点
使零件表面获得各种不同的性能，如耐磨、耐热、耐腐蚀、 抗氧化、润滑等。
工艺灵活。从小到10 mm的内孔到大型构件的表面都可以 进行喷涂；既可以在室内工作，也可以在野外进行。
应用广泛。可以在许多材料表面上进行喷涂，如金属、合 金、陶瓷、水泥、塑料、石膏、木材等。
⑤ 烘漆(烤漆)：涂于基体后需经烘烤才能干燥成膜的漆。 ⑥ 水溶漆、乳胶漆：可用水作稀释剂的涂料。水溶漆是以水溶
性树脂为主要成分的漆；乳胶漆是以乳胶(合成树脂)为主要 成分的漆。 ⑦ 大漆(天然漆)：特点是漆膜耐久性、耐酸性、耐油性、耐水 性、 光泽性均较好。 ⑧ 底漆：直接涂于基体表面作为面漆基础的涂料，有环氧底漆、 酚醛底漆等。 ⑨ 腻子：由各种填料加入少量漆料配制的糊状物。主要用于底 漆前，使基体表面平整。
后来的颗粒打在先行颗粒的表面上也变为扁平状，并产生机 械结合，逐渐堆积成涂层。
（二）涂层的结构与特性
喷涂层结构示意图
涂层的结构特点
1. 涂层的层状结构：由大量相互平行的碟形粒子互相 粘结而成；
2. 涂层的多孔结构（孔隙率最高达25%） ：因粒子碰 撞、变形和冷凝等过程的时间极短，；
3. 涂层中存在氧化物/氮化物夹杂：因与空气接触而造 成，其数量取决于热源、材料和喷涂条件；
主要用于零件的表面强化与修复，也可使其获得 某种特殊功能。
粘涂的一般工艺过程：
表面预处理（清洗、粗化、活化） → 配胶 → 涂敷（刮涂法、刷涂法、模压法等） → 固化 （室温或加热固化） → 后处理（如清理、修 整或表层机械切削、磨削加工）
§5.3 热喷涂
热喷涂技术是采用气体、液体燃料或电弧、 等离子弧、激光等作热源，使金属、合金、金 属陶瓷、氧化物、碳化物、塑料以及它们的复 合材料等喷涂材料加热到熔融或半熔融状态， 通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经 过预处理的工件表面，从而形成附着牢固的表 面层的加工方法。
表面涂敷技术
6.1 涂料与涂装
涂料成膜机理
2、化学方式成膜
✓ 化学成膜是指在加热或其它条件下，使涂敷在基材表面的 低分子量成膜物质发生交联反应，生成高聚物，获得坚韧 涂膜的过程。
✓ 根据不同的过程可将化学成膜机理分成两类：
漆膜的直接氧化聚合，即涂料在空气中的氧化交联或与 水蒸气反应；
涂料组分之间发生化学反应的交联固化。
6.1 涂料与涂装
涂料的组成
4、助剂
✓ 指润湿剂、催干剂、整流剂、防结皮剂、固化剂、增塑剂等
✓ 是组成涂料的辅助成份。助剂加入量一般不超过5％，也不能单独 成膜。但对涂料的储存性、施工性及涂膜的物理和化学性质却有 着重要的影响。
6.1 涂料与涂装
涂料的分类
根据成膜干燥机理可将涂料分为：
✓ 溶剂挥发类：涂料在成膜过程中不发生化学反应，只是溶 剂挥发使涂料干燥成膜。这类涂料一般为自然干燥型涂料， 容易重新涂装。
➢ 缺点是在碱性条件下容易水解。 ➢ 主要对铝合金、钛合金、陶瓷及复合材料等结构的粘结。
6.2 表面粘结
主要粘结剂及其应用
6、厌氧粘结剂
➢ 以丙烯酸或特殊丙烯酸酯为基料的粘结剂。 ➢ 特点是在空气（氧）环境下存放1~2年不会固化，但与空气
（氧）隔绝时几分钟到几十分钟就会固化。 ➢ 它用量小，较好的渗透性、密封性和耐化学品， ➢ 但对多孔、大缝隙材料不适合用。 ➢ 主要用于机械制造和设备安装等。
✓ 涂层屏蔽作用与成膜物质性质、溶剂用量与挥发性能、填 料种类、涂装工艺及膜厚等因素有关。为提高涂膜的屏蔽 作用，应选择透气性小的成膜物质和屏蔽性大的固体填料， 以及通过增加涂料层数等手段使涂膜致密无孔。
6.1 涂料与涂装
涂料防护机理
2、防腐机理
公共基础知识表面涂覆技术基础知识概述
《表面涂覆技术基础知识概述》一、引言表面涂覆技术作为一门重要的工程技术，在现代工业生产和日常生活中发挥着至关重要的作用。
它不仅可以改善材料的外观，还能提高材料的性能，延长其使用寿命。
从传统的油漆涂装到先进的纳米涂层，表面涂覆技术经历了漫长的发展历程，不断推陈出新，为各个领域的发展提供了有力支持。
本文将对表面涂覆技术的基础知识进行全面综合的概述，包括基本概念、核心理论、发展历程、重要实践以及未来趋势。
二、基本概念1. 表面涂覆的定义表面涂覆是指在材料表面覆盖一层具有特定性能的物质，以改变材料的表面性质。
这层物质可以是涂料、镀层、薄膜等，其目的是提高材料的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、导电性、导热性等性能，或者赋予材料特殊的光学、电学、磁学等特性。
2. 涂覆材料的种类涂覆材料种类繁多，主要包括以下几类：（1）涂料：由成膜物质、颜料、溶剂和助剂等组成，可分为油性涂料、水性涂料、粉末涂料等。
（2）镀层：通过电镀、化学镀、热浸镀等方法在材料表面形成的金属或合金层。
（3）薄膜：采用物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法等技术制备的厚度较薄的涂层。
3. 涂覆工艺的分类涂覆工艺主要有以下几种：（1）喷涂：利用喷枪将涂料雾化后喷涂在材料表面。
（2）刷涂：使用刷子将涂料涂刷在材料表面。
（3）浸涂：将材料浸入涂料中，使涂料附着在材料表面。
（4）电镀：在电场作用下，将金属离子还原成金属沉积在材料表面。
（5）化学镀：利用化学反应在材料表面沉积金属或合金层。
（6）热浸镀：将材料浸入熔融的金属液中，使金属附着在材料表面。
三、核心理论1. 附着力理论附着力是指涂覆材料与基体材料之间的结合力。
附着力的大小直接影响涂层的质量和性能。
附着力的产生主要有以下几种机制：（1）机械结合：涂覆材料与基体材料之间通过机械嵌合作用产生结合力。
（2）物理结合：包括范德华力、氢键等作用，使涂覆材料与基体材料之间产生结合力。
（3）化学结合：涂覆材料与基体材料之间通过化学反应形成化学键，产生结合力。