表面涂層示例：

• 為保護(hù)建筑物和房屋的內(nèi)外墻而開發(fā)的建筑涂料
• 為保護(hù)機械零件免受化學(xué)腐蝕和天氣條件的影響而開發(fā)的工業(yè)涂層。
• 為促進(jìn)接觸表面的低摩擦和提高耐磨性而開發(fā)的摩擦涂層。

對于在基材上構(gòu)建的聚合物涂層，它們一開始以涂料的形式呈現(xiàn)，以共形的方式應(yīng)用于零件的幾何結(jié)構(gòu)上。然后涂料經(jīng)過干燥和固化，形成最終的功能性涂層

表面涂層類型

金屬涂層

金屬涂層通常由金屬基材的保護(hù)層組成，該保護(hù)層具有抗腐蝕性，并保護(hù)表面免受環(huán)境條件的影響。這是通過改變金屬表面本身的性質(zhì)來實現(xiàn)的。

在表面涂覆金屬涂層的技術(shù)多種多樣。金屬涂層應(yīng)用/使用技術(shù)的一些示例如下：

• 熱浸鍍鋅是指在高溫下將鐵質(zhì)材料浸入熔融鋅液，用鋅層涂覆鐵質(zhì)材料的工藝。在工藝結(jié)束時，材料表面含有碳酸鋅（ZnCO3），由于其強度和穩(wěn)定性，它能夠保護(hù)鋼表面免受腐蝕和劃傷。
• 電鍍：通過電解將其他金屬涂覆在金屬表面，以增強金屬基材的抗腐蝕性。
• 陽極氧化：這是一種使用電解鈍化法促進(jìn)金屬天然氧化物層厚度增加的工藝。因在電解池系統(tǒng)中作為“陽極”部件處理，因而出現(xiàn)了“陽極氧化”（“Anodization”）這一術(shù)語。

類金剛石碳（DLC）涂層

DLC或類金剛石碳結(jié)構(gòu)是非晶碳（以sp3的形式呈現(xiàn)）的亞穩(wěn)態(tài)形態(tài)，具有較高的機械阻力和耐化學(xué)性、或多或少的柔性以及取決于所用非晶碳的光學(xué)性能[1]。DLC涂層由于應(yīng)用范圍廣泛，已成為最常用的碳涂層之一。它可以用作光學(xué)窗、磁性存儲磁盤、汽車零件等的保護(hù)涂層。

這些涂層通常采用物理氣相沉積工藝生產(chǎn)，如濺射、離子束、脈沖激光沉積和陰極真空電弧系統(tǒng)。這些技術(shù)大多基于沉積技術(shù)，其中碳原子以恒定的已知能量充電，然后被“轟擊”到基材上。每單位離子的能量因各沉積技術(shù)而異。因此，采用不同沉積技術(shù)制備的DLC涂層具有不同的特性。

因為具有較高的耐磨料磨損/抗粘著磨損性能，在高接觸壓力條件下表現(xiàn)優(yōu)異，因此最近有報道將DLC涂層稱為摩擦涂層。然而，在鐵基材料中，重要的是確保涂層不會暴露在高溫下，否則基材（或摩擦對偶面）則會滲碳，吸收涂層中的碳形態(tài)并降低其硬度。

陶瓷涂層

陶瓷涂層可以在保持其陶瓷特性的同時在成分上大相徑庭。

這些涂層也可以通過物理氣相沉積或化學(xué)氣相沉積工藝形成，但也適用于通過高速火焰噴涂（HVOF）等熱噴涂技術(shù)或冷噴涂進(jìn)行應(yīng)用。

由氧化鋁（Al3O2）和碳化硅（SiC）組成的氧化鋁涂層是一種眾所周知的陶瓷涂層，但這種涂層的種類非常廣泛，并且仍在不斷擴大。

混合陶瓷-聚合物涂層

雜化陶瓷-聚合物涂層由合成二氧化硅或其主要結(jié)構(gòu)中的二氧化硅基成分制備而成。通常，這些涂層通過溶膠-凝膠技術(shù)生產(chǎn)。

雜化陶瓷-聚合物涂層的特點是具有較高的耐劃傷性和硬度，以及較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、可控的孔隙率、生物惰性和高透明度[2]。

因具有可調(diào)節(jié)的能力，這些涂層可用于不同類型的應(yīng)用。溶膠-凝膠工藝本身就是一種具有成本效益的方法，可以使表面功能化并賦予其更高的性能。

聚合物涂層

聚合物涂層是聚合物薄膜（通常稱為塑料），將其在表面上涂覆一層，為涂層表面提供功能、裝飾或保護(hù)的性能。

聚合物材料多功能、低成本和可定制的特點，因而應(yīng)用廣泛。盡管聚合物合成技術(shù)能夠?qū)Ρ倔w形式的聚合物材料的性能進(jìn)行極好的控制，但當(dāng)涉及到理解表面相互作用和涂層形式的聚合物時，仍有大量變化尚在研究。這些材料在涂層形式中的所有適應(yīng)性、與基材和對偶面的相互作用（在摩擦學(xué)應(yīng)用中）都是由表面科學(xué)決定的，它可以貫穿聚合物涂層“涂料”的配方至其制造和應(yīng)用。

可以用作聚合物薄膜基底的聚合物（或聚合物混合物）以及對涂層有能動功能的填料（有機或無機）具有很大的可變性。例如，顏料（通常是無機的）能夠改善涂層的顏色和不透明度，或聚四氟乙烯、PTFE（有機的）能夠減少涂層表面的摩擦。

（在聚合物涂層中）涂料的定義

涂料是不同成分（如顏料、樹脂/粘合劑/基材、載體/溶劑和添加劑）以液體或膏狀形態(tài)混合/懸浮的總稱。

有兩種不同類型的涂層：

• 粉末涂層：由100%粉末形態(tài)的活性材料混合物組成。
• 液體涂層：由包含4種成分的混合物組成。

1. 填料（可包括顏料）提供功能性和/或美學(xué)特性。
2. 粘合劑將填料“粘合”在一起，形成漆膜。
3. 溶劑/載體*是懸浮成分的液體，允許在表面涂敷涂料，并在涂料干燥/固化的過程中完全釋放。溶劑可以是有機溶劑或水。
4. 添加劑可提供特定的涂層性能和/或可改善漆膜質(zhì)量。

*-有一種粘合劑不需要溶劑/載體，并可保持液體形態(tài)與其他添加劑相融合。

在液體涂層的類別中，有兩種不同的形式的粘合劑值得一提：

• 溶液基涂層：粘合劑材料最初溶解形成液體樹脂，然后與其他成分相融合。
• 分散體基涂層：粘合劑材料不能溶解于所有工業(yè)用溶劑中，必須分散到溶劑中，然后與填料相融合。在該步驟中，粘合劑材料必須具有形成和構(gòu)建薄膜的能力，例如聚醚醚酮（PEEK）一類的熱塑性聚合物材料。

涂料通常可以用刷子、滾筒或噴霧器涂覆在物體表面，形成一層輕薄的干膜。

[1] Robertson, J. (2002). "Diamond-like amorphous carbon". Materials Science and Engineering: R: Reports. 37 (4–6): 129–281. doi:10.1016/S0927-796X(02)00005-0.

[2] Handbook of Nanomaterials for Manufacturing Applications. A volume in Micro and Nano Technologies Book, 2020