陶瓷表面处理技术与应用

第1章表面改性技术概论与传统表面改性技术/1
1.1表面涂层法5
1.1.1热喷涂法5
1.1.2冷喷涂法8
1.1.3溶胶-凝胶涂层9
1.1.4多弧离子镀技术10
1.2离子渗氮技术12
1.2.1离子渗氮的理论12
1.2.2离子渗氮技术的主要特点13
1.2.3离子渗氮的设备和工艺13
1.2.4技术应用14
1.3阳极氧化15
1.3.1铝和铝合金的阳极氧化15
1.3.2铝和铝合金的特种阳极氧化16
1.3.3铝和铝合金阳极氧化后的封闭处理17
1.3.4阳极氧化的应用17
1.4气相沉积法18
1.4.1化学气相沉积19
1.4.2物理气相沉积22
1.5离子束溅射沉积技术25
1.5.1离子束溅射与沉积25
1.5.2离子源26
1.5.3技术方法26
1.5.4应用27
参考文献28

第2章新型表面改性技术/30
2.1离子注入技术30
2.1.1离子注入技术原理31
2.1.2金属蒸气真空离子源（MEVVA）技术32
2.1.3离子注入对陶瓷材料表面力学性能的影响33
2.2等离子体技术35
2.2.1脉冲等离子体技术35
2.2.2等离子体辅助化学气相沉积39
2.2.3双层辉光等离子体表面合金化41
2.3激光技术43
2.3.1激光表面处理技术的原理及特点43
2.3.2激光表面合金化43
2.3.3激光化学气相沉积44
2.3.4准分子激光照射技术47
2.4离子束辅助沉积47
2.4.1基本原理48
2.4.2IBAD设备简介49
2.4.3IBAD工艺类型与特点50
2.4.4IBAD过程的影响因素50
2.4.5IBAD技术的应用51
参考文献52

第3章陶瓷表面装饰技术/54
3.1陶瓷砖的表面渗花54
3.1.1渗花原理55
3.1.2常用的渗花着色剂55
3.1.3渗花釉外加剂56
3.1.4渗花釉的制备56
3.1.5渗花砖坯料57
3.1.6渗花砖的制备57
3.2辊筒印花技术58
3.2.1工作原理58
3.2.2印花过程58
3.2.3主要优缺点58
3.2.4主要应用59
3.3贴花纸装饰技术59
3.3.1贴花装饰60
3.3.2陶瓷贴花装饰工艺60
3.4表面布料技术61
3.4.1陶瓷布料机61
3.4.2瓷质砖多管布料技术61
3.4.3正打微粉二次布料等技术62
3.5喷墨打印技术63
3.5.1喷墨打印机的原理63
3.5.2喷墨打印呈色原理64
3.5.3陶瓷喷墨印花机的构成64
3.5.4陶瓷喷墨印花的工作流程65
3.5.5陶瓷喷墨印花技术的优势65
3.5.6喷墨打印用陶瓷墨水66
3.6陶瓷表面的玻璃化处理技术69
3.6.1低温快烧玻化砖69
3.6.2陶瓷砖复合微晶化表面改性71
3.7陶瓷砖的表面微晶化73
3.7.1微晶玻璃的概念73
3.7.2微晶玻璃的特性74
3.7.3微晶玻璃的应用74
3.7.4微晶玻璃的制备与玻璃析晶75
3.7.5微晶玻璃主要系统75
3.7.6基础玻璃热处理过程76
3.7.7晶核剂的作用机理76
3.7.8微晶玻璃与陶瓷基板的结合性77
参考文献77

第4章传统陶瓷的表面改性/78
4.1陶瓷表面的抗菌自洁性能78
4.1.1抗菌剂种类及其抗菌机理78
4.1.2抗菌釉的制备方法80
4.1.3影响表面抗菌性能的因素81
4.2抛光砖的表面防污性能83
4.2.1抛光砖的表面防污原理83
4.2.2蜡类、有机涂层和憎水性表面活性剂防污技术83
4.2.3有机硅表面防污技术83
4.2.4含氟低表面能型表面防污技术84
4.3陶瓷表面的金属化84
4.3.1沉积法84
4.3.2烧结法86
4.3.3喷涂金属化法86
4.3.4被银法（Pd法）87
4.3.5化学镀实现陶瓷微粒表面金属化88
4.3.6双层辉光离子渗金属技术89
4.3.7陶瓷墙、地砖表面的激光玻化改性90
4.3.8丝网印刷技术90
4.4陶瓷表面的蓄光发光性能92
4.4.1硫化物系列蓄光型发光材料92
4.4.2铝酸盐体系蓄光型发光材料发光机理93
4.4.3硅酸盐体系蓄光型发光材料及发光机理94
4.4.4发光陶瓷釉的制备94
4.5陶瓷表面的抗静电性能95
4.5.1抗静电原理95
4.5.2抗静电陶瓷96
4.5.3研究现状及展望97
4.6陶瓷的吸波性能97
4.6.1吸波材料的基本性质98
4.6.2纳米吸波材料的吸波机理98
4.6.3纳米吸波材料的研究进展99
参考文献99

第5章高性能陶瓷的表面改性技术/101
5.1氮化铝陶瓷表面改性102
5.1.1AlN表面化学法镀Ni-P合金103
5.1.2融盐热歧化反应可以成功进行氮化铝陶瓷表面钛金属化103
5.1.3界面反应原理103
5.1.4动力学分析104
5.1.5相应的分析手段104
5.2碳化硅陶瓷表面改性105
5.2.1涂层技术105
5.2.2碳化硅表面涂层的制备方法106
5.2.3等静压后处理技术107
5.2.4碳化硅陶瓷基复合材料的表面改性108
5.3冷喷涂法制备PZT陶瓷109
5.3.1冷喷涂技术的产生和发展现状109
5.3.2冷喷涂的技术要求110
5.3.3冷喷涂工艺的重要特征110
5.3.4冷喷涂技术的实现111
5.3.5冷喷涂技术制备PZT陶瓷112
5.4氧化铝陶瓷表面改性113
5.4.1涂层技术113
5.4.2离子注入技术113
5.5氮化硅陶瓷表面改性117
5.5.1涂层技术117
5.5.2离子注入技术118
5.5.3阳离子萃取技术118
5.5.4氮化硅表面改性对本身力学性能的影响118
5.6氧化锆陶瓷表面改性120
5.6.1离子注入ZrO2陶瓷120
5.6.2ZrO2陶瓷表面化学镀122
参考文献123

第6章生物陶瓷的表面改性/125
6.1生物陶瓷的基本性质126
6.1.1生物陶瓷基本要求126
6.1.2生物陶瓷体内的反应过程与反应机理126
6.2生物陶瓷的分类127
6.2.1惰性生物陶瓷127
6.2.2生物活性陶瓷128
6.3生物陶瓷改性的方法130
6.3.1生物陶瓷骨修复材料的缺陷130
6.3.2提高生物陶瓷材料的表面与整体活性131
6.3.3材料力学性能的提高135
6.4展望139
参考文献140

第7章陶瓷粉体表面改性/141
7.1概述141
7.1.1根据粉体表面改性方法的分类142
7.1.2根据粉体表面改性工艺的分类142
7.1.3根据粉体表面改性剂的分类142
7.2Si3N4陶瓷粉体表面改性143
7.2.1聚电解质作为表面分散剂144
7.2.2偶联剂对Si3N4粒子的表面改性144
7.2.3Si3N4颗粒表面烷基化146
7.2.4Si3N4表面涂覆Al(OH)3146
7.3Al2O3陶瓷粉体表面改性146
7.3.1有机羧酸改性Al2O3粉体147
7.3.2偶联剂涂覆Al2O3粉体148
7.3.3纳米BN包覆Al2O3粉体149
7.3.4Y2O3包覆Al2O3粉体150
7.4TiO2粉体表面改性152
7.4.1TiO2无机包覆处理改性152
7.4.2TiO2有机包覆处理改性154
7.4.3机械力化学改性TiO2粉体156
7.5碳酸钙粉体表面改性157
7.5.1无机改性剂157
7.5.2有机改性剂158
7.5.3超细粉碎与表面改性剂复合改性160
7.5.4低温等离子表面改性碳酸钙161
7.6碳化硅陶瓷粉体表面改性162
7.6.1Al(OH)3涂覆SiC粉体162
7.6.2聚合物表面接枝163
7.7陶瓷微球表面的改性165
7.7.1陶瓷微球改性工艺165
7.7.2改性后陶瓷微球的性能165
7.8陶粒及膨胀珍珠岩的防水机理168
7.8.1陶粒膨胀珍珠岩的亲水机理和憎水机理168
7.8.2陶粒与膨胀珍珠岩的憎水处理工艺170
参考文献170

第8章陶瓷纤维及其他新型纤维表面改性技术/172
8.1概述172
8.2碳纤维表面改性173
8.2.1氧化处理173
8.2.2表面涂覆处理177
8.2.3等离子体处理179
8.2.4碳纤维的其他表面改性技术180
8.3碳化硅纤维表面改性180
8.3.1电化学表面处理181
8.3.2表面涂覆法181
8.3.3电子束辐射技术185
8.4氮化硅纤维表面改性186
8.5玻璃纤维表面改性187
8.5.1玻璃纤维的表面处理方法188
8.5.2光催化型玻璃纤维192
8.5.3抗静电玻璃纤维193
8.6硅酸铝陶瓷纤维的改性193
8.6.1最初用于硅酸铝陶瓷纤维的涂层194
8.6.2红外辐射涂层194
8.6.3环保型的涂层材料195
参考文献196

第9章陶瓷表面改性的测试与表征/198
9.1概述198
9.2红外光谱199
9.2.1红外光谱仪201
9.2.2样品制备203
9.2.3应用204
9.3扫描电子显微镜204
9.3.1二次电子像205
9.3.2背反射电子像205
9.3.3样品制备206
9.3.4应用206
9.4原子力显微镜207
9.4.1原子力显微镜的工作原理207
9.4.2样品制备208
9.5X射线衍射208
9.5.1X射线衍射方程209
9.5.2X衍射仪的构造组成及工作原理210
9.5.3样品制备212
9.5.4应用212
9.6X射线光电子能谱213
9.6.1X射线光电子能谱仪213
9.6.2光电子能谱法的基本原理213
9.6.3样品制备214
9.6.4应用216
9.7拉曼散射216
9.7.1拉曼光谱的特点216
9.7.2拉曼光谱原理217
9.7.3拉曼光谱分析217
9.7.4样品制备218
参考文献218