纳米涂层材料及涂层技术开发前景.pdf

第5 6 卷第3 期 2004 年8 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．5 6 ．N o ．3 A u g u s t 2 00 4 纳米涂层材料及涂层技术开发前景 任学佑 北京有色金属研究总院，北京1 0 0 0 8 8 摘要论述纳米涂层材料和涂层技术的重要意义以及应用前景。介绍国内外纳米涂层材料类型，涂层技术的开发现状，指 出开发中存在的问题。 关键词材料表面与界面；纳米涂层材料；综述；涂层技术 中图分类号T G l 5 4 ．5 ；T G l 7 4 ．4 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 4 0 3 0 0 3 1 0 5 现代涂料和涂层技术是要符合环保的要求，我 国每年因磨损、腐蚀、氧化等引起部件失效造成钢材 和合金材料损失达数百亿元。开发纳米涂层材料和 纳米涂层技术既延长了材料寿命和节约大量资金， 又符合环保要求。 纳米涂层要求涂层能够抗腐蚀，美观，与基体共 同起到结构和功能作用。纳米材料在涂层中的应用 方式分为两种一种是纳米粒子在传统有机涂料中分 散后形成纳米复合涂料，再喷涂到基体材料上生成涂 层，目的是通过添加纳米粒子对传统涂料进行改性， 工艺简单，工业上的可行性好；另一种是完全由纳米 粒子组成的纳米涂层材料，目的是将纳米涂层涂料直 接与固体物件的制备联系在一起。纳米涂层将为涂 层技术带来一场新的技术革命，因此，我国非常重视 纳米涂层材料的开发及其在涂层中应用的推广[ 1 】。 1 纳米涂层材料类型 纳米涂层就其作用看，分为功能涂层和结构涂 层。功能涂层是赋予基体所不具备的性能，从而获 得传统涂层没有的功能。例如消光、光反射和光选 择吸收的光学涂层，导电、绝缘和具有半导体特性的 电学涂层以及氧敏、湿敏和气敏的敏感特性涂层等。 结构涂层是指超硬和耐磨涂层，抗氧化、耐热和阻燃 涂层，耐腐蚀和装饰涂层等。从整个概念而言，纳米 结构涂层也属于功能涂层，很难准确地将纳米涂层 归属于上述两类中的哪一类。目前人们还是按材料 类型分为两大类无机／无机涂层以及有机／无机涂 层。这两类是功能性与结构性较强的材料控J 。 1 ．1 无机／无机纳米涂层材料 收稿日期2 0 0 4 0 1 1 6 作者简介任学佑 1 9 4 4 一 ，男，l Ⅱl JJ l 南充人，副译审 1 ．1 ．1 陶瓷／陶瓷纳米涂层材料。该种涂层被分为 碳、氮、硼等纳米化合物涂层、纳米氧化物涂层 包括 纳米稀土氧化物涂层 以及复合基三种。美国用得 最多的一种陶瓷／陶瓷纳米涂层材料是碳化物、硼化 物、氮化物复合涂层材料。它们之间组合成纳米复 合基涂层，如B 4 C ／s i C ，B 4 C ／I - I f C ，T i C ／r i B 2 ，T i N ／ T i B 2 ，T i C ／T i N 等。B 4 C ／S i C ，H f C ／S i C 和H f C ／B A C 几种纳米涂层常用于刀具，以起到表面高温氧化保 护作用。美国科研人员将1 0 0 ～3 0 0 n m 的S i C 颗粒 加入到三氧化二铝和氧化镁纳米粉末中，把它制做 成纳米涂层，使其常温和高温性能获得很大提 高【3 - 4J 。美国第二种陶瓷涂层是普通金属纳米氧 化物涂层，例如纳米氧化锆、氧化铁、氧化钛、氧化镉 和氧化锌等涂层。其中纳米Z r 0 2 ／陶瓷结构涂层技 术引起了关注。它是把纳米氧化锆涂层粉体涂到各 种陶瓷上，可使涂层的性能比传统涂层更优良。氧 化锆纳米涂层主要用于热屏蔽、抗高温、耐腐蚀和抗 磨耗。氧化锆纳米涂层比传统氧化锆涂层具有低热 导率’、高热膨胀系数，纳米氧化锫改性陶瓷的力学性 能也很好叫J 。美国研制出的纳米微粒F e 2 0 s ， T i 0 2 ，C r 2 0 s 和Z n O 既具有良好静电屏蔽功能，又具 有半导体特性。这四种纳米氧化物粒子在室温下的 导电特性比常规氧化物高。此外，把白色的T i C h 和 S i C h 纳米粒子、绿色的C r 2 q 纳米粒子和褐色的 F e 2 0 3 粒子通过复合，还可控制静电屏蔽涂料的颜色， 从而克服了传统静电屏蔽涂层颜色的单调性且，7 J 。美 国第三种陶瓷涂层是纳米稀土氧化物涂层。它是添 加Y 2 q 到∞中，在低温下烧结成氧化锫陶瓷，再 把氧化锆陶瓷涂到金属刀具和耐磨部件上，以形成涂 层，具有很高的强度和韧性。例如 Z 如 o ．9 Y 2 0 3 o ．1 便是一种应用广泛的陶瓷材料。也有的科研单位添 加G d D 2 或如q ，以防止z 蛾高温相变或变脆。美 万方数据 3 2有色金属第5 6 卷 国采用稀土氧化铈和贵金属纳米组合技术对汽车尾 气处理器件进行改性有明显的效果L 8 - 9 J 。 1 ．1 ．2 金属／陶瓷纳米涂层材料。，N a n o p h a s e T e c h n o l o g i e s 公司生产的无机纳米涂层材料氧化铟 锡和氧化锑锡等应用于军事领域，如在海军舰艇的 金属部件上涂装这种涂料涂层后，耐磨蚀性可以成 倍地增加，极大地提高了这些需长期经受磨损和腐 ’蚀考验的金属部件的寿命。A l t a i rT e c h n o l o g i e s 公 司与N a n o p o w d e r 公司二者合作生产的先进功能纳 米涂层材料T i 0 2 粒径为3 0 ～5 0 n m ，用于金属基 体表面上，在8 0 0 ℃下氧化l O O h 晶型不发生变化，很 适于在涂料中应用[ 1 0 - 1 1 I 。B A S F 公司和S i l b e r l i n e 公司生产的无机纳米T i 0 2 ／铝粉颜料 或云母珠光 颜料 涂层可以美化轿车表面。它是将无机纳米 T i 0 2 与铝粉混合，制成豪华轿车用闪光涂层，从不 同角度观察其反射光可看到不同的颜色。认为此种 现象乃纳米T i 0 2 所致，即是说透射光在铝粉表面反 射与纳米T i 0 2 表面反射共同起着闪光作用所 致[ 7 , 1 1 】。美国应用固体润滑剂与金属组合形成的 复合涂层 例如M o S 2 ／W I o ，W 是／W ，T a S 2 ／T a ，M o S j A 1 一M o 等 每层由两种材料组合而成，厚度仅为几纳 米。根据切削性能需要，可交互叠加涂覆上百层，总 厚度可达2 - - 5 t - m 。美国采用该种涂层使刀具的硬 度和韧性显著增加，使其具有优异的抗摩擦磨损及 自润滑性能，很适于干切削【3J 。中国科研人员研制 出一种陶瓷表面彩色纳米涂层，其做法是首先使陶 瓷毛坯成型，之后烧结，使其致密化，清洗表面，在陶 瓷表面制备所需金属层，使表面导电，在表面上继续 电镀金属层，再在已镀过金属的表面上涂一层溶胶薄 膜，再烧结，得到厚度为0 ．0 5 ～l p ．m 的纳米涂层。此 种镀金属陶瓷的优点是具有陶瓷的质感，也有金属色 彩，并有很好光洁度，美观而不易沾附污垢[ 7 , 1 2 】。 1 ．1 ．3 金属月} 陶瓷纳米涂层材料。属于这种涂层 材料的有金属俭属、金属／厶金、金属／含金属的盐 类等。首先值得一提的是金属／纳米金刚石涂层。 它是将少量的纳米金刚石放入涂料中，喷在汽车表 面金属或合金部件上，可以抗划伤、防紫外线，提高汽 车涂料的均匀度、牢固度和耐磨性。将它涂在船舰 上，可以抗海水腐蚀，涂在飞机、坦克上，可以隐形防 腐。其次含纳米金刚石的镀镍、镀铜、镀锌、镀铬等复 合电镀液，对各种切削工具进行复合电镀，可使它们 的耐磨性提高2 ～4 倍，显微硬度增加1 ～4 倍【1 , 1 3 J 。 纳米铝粉硼酸铝晶须涂层材料便是一种优良 的增强体，目前在挤压铸造成型领域对硼酸铝晶须／ 铝复合材料的应用仅次于碳化硅晶须／铝体系。在 5 5 0 “ 1 2 时使用，口．鹏0 3 涂层会抑制复合材料的界 面反应，便会改善复合涂层材料的界面性能。经过 纳米铝粉改性的陶瓷涂层，抗热冲击性提高2 ～3 倍，其他力学性能都显著提高。此种纳米涂层材料 正广泛用于日用陶瓷、高技术陶瓷、电力陶瓷和搪瓷 制品等领域【2 ，1 4 J 。 另一个典型的应用实例是杀菌抗菌散热器。它 是把带有杀菌剂的金属 或合金等 纳米涂料喷涂到 散热器金属片上形成涂层。中国科研人员研制出一 种纳米涂层的散热器，在板片上喷涂有纳米涂料层， 纳米材料采用了H N ．3 0 0 型无机抗菌杀菌剂。此种 散热器的良好效果是能够对散热器本身范围内的细 菌和真菌起到长期杀菌作用。若把它安装在卫生 间，除具有上述效果外，对抗藻类或因霉菌引起的发 黄、发黏、恶臭更具明显效果【l5 I 。 1 ．2 有机／无机纳米涂层材料 它是指有机纳米和无机纳米材料的复合，形成 涂层，包括在有机基质上分散无机纳米微粒和在无 机纳米材料中添加纳米有机物两类。这类集无机、 有机、纳米诸多特性于一身的新材料，作为结构材料 性能很好O 美国使用纳米铁粉、镍粉、铁氧体粉末改性的有 机涂料涂到飞机、导弹、军舰等武器金属部件上，使装 备具有隐身性能。因为纳米粉末具有很大的比表面 积，能吸收电磁波，对波的透过率很大，能吸收雷达 波，这样便可逃避雷达的侦察，起到了隐身作用[ 1 , 1 0 】。 美国开发的纳米T i 0 2 ／树脂涂层能使树脂的硬 度提高8 倍，韧性也有很大提高。能使玻璃钢，工程 塑料，陶瓷等增韧增硬。使用的纳米T i 0 2 粒度普遍 为2 0 ～3 0 n m 。T i 0 2 可使玻璃钢复合材料的强度提 高8 倍以上，锐钛型晶体的纳米氧化钛粉体／塑料同 属于这类材料。T i 0 2 平均粒径小于1 0 0 n m ，化学性 质稳定，不溶于水、有机酸和弱无机酸，可溶于硫酸、 碱和氢氟酸，对紫外线有强屏蔽作用，在紫外光与氧 气存在下，具有很强的杀菌能力。这种晶体功能性 很强，故主要用于制造功能性塑料，可屏蔽紫外线及 抗菌、消臭。美国将8 0 n m 的S n 0 2 ，2 0 n m 的C r 2 0 3 与树脂复合作为静电屏蔽的涂层，8 0 n m 的B a T i 0 3 作为高介电绝缘涂层，4 0 n m 的P e 3 0 4 作为磁性涂 层，8 0 n m 的Y 2 0 3 作为红外屏蔽涂层．，反射热的效 率很高，用于红外窗口材料【3 ，1 0J 。 美国已经研制出高聚物饼土化合物杂化发光材 料。采用溶胶债胶法将稀土配合物引人到有机／无 万方数据 第3 期任学佑纳米涂层材料及涂层技术开发前景 3 3 机互穿网络中，解决了纳米粒子的稳定性和分散性问 题。由于该种材料透光、易加工，在紫外线照射下，可 发出耀眼的红、绿色荧光，故可望获得广泛应用嵋 9 J 。 中国王珏等科研人员研制出了玻璃显示屏用的 宽带纳米涂层方法，该涂层由沉积在基片上的二氧 化硅纳米颗粒与掺入其中的有机添加剂 或硅烷偶 联剂 组成。此种涂层成本低，用于大屏幕电视机、 液晶显示器、计算机显示屏等，能够提高图象清晰度 和逼真性L 16 l 。 此外，还有一种被称为“有机侑机”型的纳米涂 层材料。该类材料也属于功能性材料，但仅用于需 要杀菌的卫生保洁领域，应用范围小。国内外目前 的大部分研究工作尚停留在试验阶段，真正进入工 业化生产的单位和产品很少。我国科研人员采用机 械分散和超声波分散工艺将热塑性丙酸树脂、助剂、 有机溶剂及颜料等纳米化后，配成混合液。具体应 用是将其喷涂在聚苯乙烯、聚氯乙烯等塑料制品表 面上，以起到抗菌作用。 2 纳米涂层技术现状 热喷涂技术是制备纳米涂层的常用方法之一。目 前开发出的纳米涂层技术有火焰喷涂、电弧喷涂、等离 子喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂等。这些热喷涂技 术包括前处理、热喷涂系统集成、涂层后加工以及涂层 质量检测。纳米涂层是将新型的纳米技术引入热喷涂 领域，采用热喷涂工艺，在材料表面上形成纳米涂层。 美国开发先进的纳米涂层技术已经形成热潮。 美国开发商采用先进的封闭场不平衡磁溅射 法，与普通磁溅射法相比，具有效率高、功率消耗小、 温度低等优点，获得的涂层更纯净、更致密。涂层主 要用于刀具，在干切削中具有比传统涂层更长的使 用寿命。具体操作过程是将磁源靶置于真空室内壁 上，被涂刀具置于转鼓上，将氩气通人真空室中，根 据涂层材料种类，分别用R F 和D C 电源进行磁化产 生等离子。当沉积多层薄膜时需要两种不同材料的 等离子体，这时则可采用两个靶，转鼓转一转，可沉 积一层双材料层。根据要涂覆涂层的所需层厚，确 定所需双材料层的层数u 17 I 。 美国制备纳米镍粉吸波涂层有物理法和化学 法。化学还原的方法反应过程快，反应过程是在低 温、常压下进行，所以较为常用。该方法以N i S 0 4 6 H 2 0 为原料、以联氨为还原剂制备金属镍粉。联 氨在酸性及碱性条件下具有较强的还原能力，能将 许多金属离子还原成金属。镍粉吸波涂层是一种重 要功能材料，能在一定频率范围内吸收电磁波，减少 或消除电磁波反射[ 1 0 , 1 7 ] 。 美国R u t g e r s 大学和美国海军研究室共同开发出 一种制备纳米W C ／C o 粉的专利技术，即喷射转换工 艺。该工艺首先将溶液混合 即将W 和C D 的水化合 物混合 ，然后用喷雾干燥法将混合后的水合物制成 前驱物粉粒，最后用热化学转换法将前驱物粉粒还原 和碳化，制成纳米级W C ／C o 晶粒的粉末，优点是纳米 结构的W C ／C o 的力学性能、耐破裂和耐磨耗性都远 优于传统的W C ／C o 粉末，硬度提高1 信。用它烧结 成切削工具，可使工件表面具有很好的光洁度【4 , 1 8 ] 。 美国还开发出生产石英砂和刚玉一类陶瓷的特 殊热喷涂方法。该方法首先是通过氧乙炔火焰对粉 末热喷涂，形成纳米陶瓷涂层，对涂层基体表面采取 超音速喷石英砂或刚玉砂的强化处理，增强基体表 面吸附能力和高温粘结能力。例如将纳米S i 0 2 ／ 她0 3 S i 0 2 与金属箔共涂覆，形成复合基板，让纳米 S i 0 2 或纳米业0 3 S i 0 2 与互穿网络高分子聚合物 合成纳米胶，制备出具有反射绝热、粘弹性阻尼和弹 塑性变形特性的聚合物／无机纳米涂层材料等。最 后是涂抹或喷涂纳米S i 0 2 ／A 1 2 0 3 S i 0 2 与金属粉， 形成共涂覆反射绝热吸声涂层旧，10 | 。 美国采用真空热压烧结法开发出Y 2 0 3 部分稳 定的Z r 0 2 ／M o 纳米复合涂层材料。原料采用含3 ％ Y 2 0 3 的Z r 0 2 和M o 粉 平均粒径分别为0 ．2 t i m 和 0 ．6 5 ／- m 。原料在丙酮中用湿式球磨机混合，混合 后的原料在真空中1 4 0 0 ～1 6 0 0 ℃下热压烧结1 h ，压 力为3 0 M P a ，制得了．9 M 6 m m 4 m m 的烧结体，材料 的强度和韧性大幅度提高。当材料含M o7 0 ％时， 强度最高达2 1 0 0 M P a ，当M o 添加量超过4 0 ％时， 强度和韧性均超过Y 2 0 3 部分稳定的Z r 0 2 ∞，l 9 | 。 3 存在的问题 目前存在的问题首先是宏观问题。纳米技术发 展存在的主要问题是大部分研究工作主要集中在硬 件条件要求不太高的研究领域，对高、精、尖领域应用 的纳米技术研究不多，缺乏宏观调控，力量分散，不适 当的炒作对纳米技术产生片面、简单、盲目的误导。今 后要重点发展纳米技术在新材料、计算机和信息系统、 能源和环境、医疗与卫生、生物和农业中的应用[ 1 2 ] 。 问题之二是涂层厚度问题。传统涂层的参考厚 度大致为8 0 ～3 5 0 t 生m ，纳米涂层则不同，它要求材 料颗粒必须是纳米级的，要求涂层能够与基体密实 地结合共同起到结构和功能作用。就涂层技术而 万方数据 有色金属 第5 6 卷 言，制约热喷涂纳米涂层技术发展的障碍是纳米粉 末不能直接用于热喷涂，需经喷雾造粒将纳米颗粒 重新形成微米级颗粒，才能用热喷涂技术喷涂到基 体体上。美国是把纳米形成微米以后，利用大气等 离子喷涂技术制得氧化锆纳米涂层，显微结构和物 相组成测定发现，基体与涂层二者结合得很好。若 采用先进的封闭场不平衡磁溅射法，工序多，而直接 - 对纳米陶瓷涂料进行热喷涂，难以保证纳米陶瓷微 粒的稳定分散，故必须研究纳米陶瓷料浆稳定分散 的机制及调控措施。 问题之三是工序多、成本高。如美国R u t g e r s 大学和海军研究室利用金属与陶瓷共同开发的纳米 W C ／C o 涂层材料和涂层技术以及上述特别的涂层 方法同样存在着工序复杂、成本高的问题L 1J 。 4 纳米涂层前景展望 纳米表面涂层技术的发展为纳米材料提供了良 参考文献 好的应用机遇。利用传统的涂层技术，添加纳米材 料制备纳米复合涂层，使传统涂层功能获得了改善。 目前的重点是要突破纳米功能涂层材料的加工和结 合技术，即提高改性涂层的制造技术水平，提高表面 强化效果，延长部件的工作寿命，减少因磨损造成材 料浪费。纳米涂层功能化是涂层技术发展的新趋 势。国外纳米涂层技术开发热潮促进了我国的迅速 发展，1 9 9 7 年以前从事纳米材料开发的公司仅2 0 余家，现已经增加到1 0 0 余家，社会资金投入约1 0 亿元人民币，国内纳米材料生产线1 t 级以上的有2 0 余条。浙江舟山明日纳米材料有限公司便有1 0 0 t 级纳米氧化硅中试生产线【卜2 | 。据7 年来的进展形 势看，我国纳米涂层材料的应用和涂层技术均有了 更新更快的发展，预计随着纳米涂层技术水平的提 高和成本的降低，今后几年内纳米涂层材料和涂层 技术会有广阔的应用前景。 [ 1 ] 、矿w w ．1 d c o a t i n g ．t o m ． [ 2 ] W w w ．a d h 0 1 ．n e t ／n m c l ／n m w z ．h t m ． [ 3 ] L iJ i a n x i n g ，T a nQ i ．M e t h o d so ff o r m i n gc e r a m i cc o m p o s i t i o n s [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U s 6 4 4 0 2 4 3 ．2 0 0 2 0 8 2 7 ． [ 4 ] H aC o o kH y u n ，K i mB y o u n gK e e ，L e eD o n gW o n ．M e t h o do fp r o d u c i n gn a n o p h a s eW C ／T i C ／C oc o m p o s i t ep o w d e r [ P ] ．U S ， P a t e n t ，U S 6 2 9 3 9 8 9 ．2 0 0 1 0 9 2 5 ． 、 [ 5 ] P e t e r s o n ，D e n n i sR o g e r ，W i l s o n ，e ta 1 ．M e t h o da n da p p a r a t u sf o rd i r e c te l e c t r o t h e r m a l - p h y s i c a lc o n v e r s i o no fc e r a m i ci n t o n a n o p o w d e r [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U S 6 4 7 2 6 3 2 ．2 0 0 2 一1 0 2 9 ． [ 6 ] A uM i n g ，F r a n k eE v a n ，A l e x a n d e rJ o h n ，e ta 1 ．P r o c e s s i n ga n dm a n u f a c t u r i n gm e t h o d se n a b l e du s i n gn o n s t o i c h i o m e t r i cn a n o m a t e r i a l s [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U S 2 0 0 2 0 5 1 8 8 3 ．2 0 0 2 0 5 0 2 ． [ 7 ] 梁华巍，王双喜，朱永华，等．一种陶瓷表面彩色纳米涂层的制备方法[ P ] ．中国，发明，C N l 3 4 4 6 9 8 ．2 0 0 2 0 4 1 7 ． [ 8 ] A u e h t e r - K r u m m e lP e t r a ，L e s n i a kC h r i s t o p h ，W e i n b e r gW a l d e m a r ，e ta 1 ．M e t h o do fp r o d u c i n gf i n e - p a r t i c l em u l t i c o m p o n e n t g l a s sp o w d e r sf o ru s ea sag l a s sf l o wf o rp r o d u c i n gl a y e r sa n dd e c o r a t i o n so ng l a s s ，g l a s se 凹a r n i co rc e r a m i c [ P ] ．U S ，P a t e n t ， U S 5 8 3 7 0 2 5 ．1 9 9 8 1 1 1 7 ． [ 9 ] W w w ．e r e o L ．c o m ． [ 1 0 ] E a s t m a nJ e f f r e yA ，R i t t n e rM i n d yN ，W e e r t m a nJ U l i aR ，e ta 1 ．M e t h o df o rp r o d u c i n gn a n o c r y s t a l l i n em u l t i c o m p o n e n ta n d m u l t i p h a s em a t e r i a l s [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U S 5 7 2 8 1 9 5 ．1 9 9 8 0 3 1 7 ． [ 1 1 ] C h i r u v o l uS 1 1 i v k u m a r ，D e m a s c a r e lP i e r r eJ ，H o n e k e rC h r i s t i a nC ，e ta 1 ．O p t i c a lm a t e r i a l sa n do p t i c a ld e v i c e s [ P ] ．U S ，P a t e n t ， W 0 0 3 0 1 6 9 6 1 ．2 0 0 3 0 2 2 7 ． [ t 2 ] 、黼．n a n o t e c h ．c o m ．c n ． [ 1 3 ] D A V A N L O OF A R Z I N ，C O L L I N SC A R LB ．N a n o p h a s ed i a m o n df i l m s [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U S 5 4 7 8 6 5 0 ．1 9 9 5 1 2 2 6 ． [ 1 4 ] 徐龙堂，徐滨士，周美玲，等．电刷镀镍／镍纳米她0 3 颗粒复合镀层微动磨损性能研究[ J ] ．摩擦学学报，2 0 0 1 ，2 1 1 2 4 2 7 ． [ 1 5 ] 彭禧崇，王敬善，安国强．带有纳米涂层的散热器[ P ] ．中国，实用新型，C N 2 5 5 6 5 8 9 ．2 0 0 3 一0 6 ～1 8 ． [ 1 6 ] 王珏，吴广明，沈军，等．用于玻璃显示屏宽带减反射纳米涂层和生产方法[ P ] ．中国，发明，C N l 2 6 3 3 5 4 ．2 0 0 0 0 8 1 6 ． [ 1 7 ] L IJ I A N X I N G ，T A NQ I ．C e r a m i cc o m p o s i t i o n s ，p h y s i c a lv a p o rd e p o s i t i o nt a r g e t sa n dm e t h o d so ff o r m i n gc e r a m i cc o m p o s i t i o n s [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U S 6 2 7 7 2 5 4 ．2 0 0 1 0 8 2 1 ． [ 1 8 ] L i e b e rC h a r l e sM ，D a iH o n g j i e ．C a r b i d en a n o m a t e r i a l s [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U S 6 1 9 0 6 3 4 ．2 0 0 1 0 2 2 0 ． [ 1 9 ] A S L A NM E S U T ，K O E N I GT H E O ，N A S SR U E D I G E R D E ，e ta 1 ．M e t h o df o rp r o d u c i n gm e t a la n dc e r a m i cs i n t e r e db o d i e s a n dc o a t i n g s [ P ] ．U S ，P a t e n t ，U S 5 5 9 0 3 8 7 ．1 9 9 6 1 2 3 1 ． 下转第5 1 页，C o n t i n u e do nP ．5 1 万方数据 第3 期 姚耀春等难选氧化锌矿氨浸过程热力学分析5 1 三1 望羔，翟型要；堂曼竺梦矿进行氨浸无论在理4 结论 论上还是实际中都是可行的。 一 。 一～ t ／m i n 图3 氨水浓度对锌浸出率的影响 2 9 8 K F i g ．3 E f f e c t so fa r n m o m ac o n c e n t r a t i o n onl e a c h i n gr a t eo fz i n c 参考文献 1 氧化锌的氨浸可能发生3 种化学反应，即氨 水与氢离子的反应，锌离子和氢氧阴离子的配合反 应，锌离子与氨水韵配合反应。 2 在简单的Z n - H 2 0 体系中，如溶液中无氨存 在，生成的Z n O H ；型配合物最多也只占溶液的 1 ．5 ％左右，即溶液中仍是Z n 2 占主导地位，溶液中 Z n 2 与o H 一的配合反应可以忽略。 3 氧化锌在氨水溶液中的溶解度随氨水浓度 和p H 的变化而变化，而当溶液氨浓度为4 m o l ／L 时，总锌浓度[ Z n ] T 保持在l m o l ／L 左右。以4 m o l ／ L 的氨水溶液浸出兰坪难选氧化锌矿3 8 m i n ，锌浸 出率达8 1 ．8 9 ％。 [ 1 ] 孙传尧，李风楼，甘经超，等．中国铅锌选矿的进展[ A ] ／／世界有色金属一9 6 国际铅锌特别会议[ C ] ．北京。1 9 9 6 4 9 5 5 ． [ 2 ] 杨显万，邱定蕃．湿法冶金[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 8 7 1 7 5 ． [ 3 ] Y a n gX i a n w a n ．S o l u b i l i t yo fA g C Ia n d 堍Oi nc h l o r i d es o l u t i o na n da m m o m aw a t e r [ A ] ／／P r o c e e d i n go ft h ef i r s ti n t e r n a t i o n a l c o n f e r e n c eo nh y d r o m e t u l l u g y [ C ] ．B e i j i n g ，1 9 7 8 4 8 7 ． [ 4 ] 姚耀春，朱云，王平．难选氧化锌矿氨浸的动力学研究[ J ] ．有色金属，2 0 0 1 ，5 3 1 4 4 4 6 ． T h e r m o d y n a m i c so nA m m o n i aL e a c h i n go fR e f r a c t o r yZ i n cO x i d eM i n e r a l s Y A OY a o - c h u n ，Z H UY u n ，W a n g P i n g F a c u l t yo fM e t a l l u r g ya n dM a t e r i a l s ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h ea m m o n i al e a c h i n gp r o c e s so fz i n co x i d ei st h e r m o d y n a m i c a l l ya n a l y z e db a s e do nt h ef e a t u r eo fr e f r a c t o r y z i n co x i d em i n e r a l s ．T h er e a c t i o n so c c u r r i n gi na m m o n i al e a c h i n go fz i n co x i d ea r ea m m o n i ah y d r a t i o n ，z i n ci o n c o m p l e xw i t hh y d r o x y l s ，a n dz i n ci o nc o m p l e xw i t ha m m o n i a ．W h i l et h e r ei sn oa m m o n i ai nt h es o l u t i o n ，t h e r e a c t i o no fz i n ci o nc o m p l e xw i t hh y d r o x y l sc a nb en e g l e c t e d ．T h es o l u b i l i t yo fz i n co x i d ei sv a r i e dw i t ht h e c h a n g e so ft h ea m m o n i ac o n c e n t r a t i o na n dt h ep H ，h o w e v e r ，t h et o t a lz i n cc o n c e n t r a t i o ni ns o l u t i o ni sm a i n t a i n e da b o u t1 m o l ／La sl o n ga st h ea m m o n i ac o n c e n t r a t i o ni sh i g h e rt h a n4 m o l ／L ．T h el e a c h i n gr e c o v e r yo fz i n c i su pt o8 1 ．8 9 ％f o rr e f r a c t o r yz i n co x i d em i n e r a l sf r o mL a n p i n gD e p o s i tb ya m m o n i al e a c h i n gw i t h4 m o l ／Lo f a m m o n i as o l u t i o nf o r3 8 m i n ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lp h y s i c a lc h e m i s t r y ；r e f r a c t o r yz i n co x i d em i n e r a l s ；t h e r m o d y n a m i c s ；a m m o n i al e a c h i n g 上接第3 4 页C o n t i n u e df r o mP ．3 4 D e v e l o p i n gS t a t u so fN a n o c o a t e r sa n dC o a t i n gT e c h n o l o g y R e nX u e - y o u B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t ef o rN o n f e r r o u sM e t a l s ，B e i j i n g1 0 0 0 8 8 ，C h i n a A b s t r a c t T h ei m p o r t a n c ea n dp e r s p e c t i v ef o rt h en a n o c o a t e r sa n dc o a t i n gt e c h n o l o g i e sa r eo u t l i n e t e d ．T h et y p e so f n a n o c o a t e r s ，d e v e l o p i n gs t a t u sa n dp r o g r e s so fc o a t i n gt e c h n o l o g i e sb o t hd o m e s t i ca n da b r o a da r ed e s c r i b e d ．T h e p r e s e n tp r o b l e m si nd e v e l o p i n ga r ep o i n t e d ． K e y w o r d s m a t e r i a ls u r f a c ea n di n t e r f a c e ；n a n o c o a t e r s ；r e v i e w ；c o a t i n gt e c h n o l o g y 冰、哥丑璐嚣 万方数据