隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程設(shè)備及構(gòu)件的工作條件日益苛刻，要求材料必須具有耐高溫、耐磨損沖刷、耐腐蝕、抗熱震、抗疲勞等優(yōu)良性能。單一的金屬材料已經(jīng)不能滿足上述要求。例如鎳基和鈷基合金，在800~1000℃時仍然具有較高的機械強度，但在高溫抗氧化、抗腐蝕等方面卻存在嚴(yán)重問題，影響了它們的使用壽命。為了解決這些問題,防腐涂層材料和熱障防腐涂層技術(shù)得到迅速發(fā)展。對金屬表面施加涂層，進(jìn)行表面保護(hù)和表面強化，可以提高零件的使用壽命和可靠性，改善機械設(shè)備的性能和質(zhì)量，推動高新技術(shù)的發(fā)展。

    高溫氧化腐蝕是發(fā)生于機件表面的材料流失過程，而其它形式的機件失效有許多問題從表面開始，這樣，在保證合金具有優(yōu)良力學(xué)性能的前提下，施加防護(hù)涂層就成為改善合金抗高溫腐蝕性能的有效途徑。因此，熱障防腐涂層技術(shù)的關(guān)鍵在于耐高溫防腐蝕涂料。耐高溫防腐蝕涂料一般是指在200℃以上，仍能保持適當(dāng)?shù)奈锢頇C械性能，漆膜不變色、不脫落的涂料。這類涂料廣泛地應(yīng)用于高溫爐、熱交換器、蒸汽管道、石油化工設(shè)備、發(fā)動機部位及排氣管等方面。高溫防腐涂料從分子組成上來說可分為三大類，有機耐高溫防腐涂料、無機耐高溫防腐涂料和有機-無機復(fù)合耐高溫防腐涂料。熱障防腐涂層包括陶瓷高溫防腐涂層和搪瓷涂層。

    1·高溫防腐涂料的研究進(jìn)展

    1.1有機耐高溫防腐涂料

    有機耐高溫防腐涂料品種繁多，包括雜環(huán)聚合物如聚酰亞胺類、聚酰胺酰亞胺類、雜鏈聚合物如聚醚砜類、聚苯硫醚類等和元素有機聚合物如有機硅類、有機氟類和有機鈦類等。其中，雜環(huán)和雜鏈類有機耐高溫涂料因價格昂貴，制備工藝復(fù)雜，貯存性不好，對顏料要求嚴(yán)格等限制了其應(yīng)用。有機鈦涂料發(fā)展較晚，制備工藝復(fù)雜，應(yīng)用還處在起始階段，所以通常使用的高溫防腐涂料為有機硅和有機氟類涂料。

    1.1.1有機硅耐高溫防腐涂料

    有機硅高聚物的主鏈為硅氧鍵，其共價鍵能比普通有機高聚物中的碳碳鍵的共價鍵能大，同時，有機硅高聚物中的硅原子和氧原子形成的d-pπ鍵增加了高聚物的鍵能及其熱穩(wěn)定性，有機硅高聚物中硅原子所連接的羥基受熱氧化后，高度交聯(lián)且更加穩(wěn)定1。但是，這同時也使有機硅耐熱涂料通氣性良好，使其防腐性能不能滿足一些使用條件較苛刻的場所，目前應(yīng)用的有機硅耐高溫防腐涂料多為改性或者摻雜后的有機硅聚合物耐高溫涂料1。

美國、日本等國研制的系列有機硅樹脂及其改性而成的涂料具有很強的耐高溫腐蝕性能，耐溫高達(dá)650~1400℃，并能經(jīng)受從環(huán)境溫度到1100℃的冷熱循環(huán)20次。該涂料已在DC-9飛機的熱交換器上使用。

    國內(nèi)有機硅樹脂涂料研究也取得了較好的進(jìn)展。目前有報道的采用環(huán)氧改性有機硅樹脂與鋁粉、云母粉等復(fù)合制得的涂料在350℃和400℃高溫環(huán)境中可長期使用，耐腐蝕性能優(yōu)良且涂層具有良好的附著力和抗沖擊性。且價格比純有機硅樹脂低。以丙烯酸樹脂為本體，通過含羥基有機硅化合物進(jìn)行改性，添加硅烷偶聯(lián)劑、增強劑和云母粉制備了一種PH-A型有機硅改性耐高溫防腐涂料。耐高溫性能高達(dá)800℃，耐腐蝕性能優(yōu)異，在化工、冶金、軍工等方面得到廣泛應(yīng)用。

    1.1.2氟樹脂耐高溫涂料

    以有機氟聚合物為基料配制的涂料稱為氟樹脂涂料，它以含氟聚合物為成膜物質(zhì)，再添加各種顏色填料和助劑而制成的一類涂料，分為粉末涂料、水性涂料和有機溶劑分散涂料，簡稱氟涂料。氟樹脂由含氟原子的單體通過均聚或共聚反應(yīng)而得，主要品種有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、以及一些共聚物如四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、聚合氟烷氧基樹脂(PFA)等2。

    有機氟耐高溫涂料具有非常優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性能，除熔融于鋰、鈉、鉀，高溫下的三氟化氧，高流速的液氟外，它幾乎可以耐所有化學(xué)介質(zhì)的侵蝕，有機氟涂料高溫防腐性能優(yōu)越，具有超強的耐候性、耐化學(xué)腐蝕性、耐沾污性等特點，其中的水性氟涂料還具有安全、環(huán)保的優(yōu)點，符合涂料的發(fā)展趨勢，在建筑、化工、船舶、機械等諸多領(lǐng)域得到成功應(yīng)用。其主要不足之處是不容易溶解于溶劑，涂料固體含量低，成膜薄，施工不方便，而且有機氟涂料機械性能不太理想。有機氟涂料在國內(nèi)尚處于理論研究和應(yīng)用開發(fā)的初期，涂料主要依賴于進(jìn)口，價格較高。因此，深入研究氟涂料性質(zhì)，將氟涂料和附著力強的樹脂共混改性，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，獲得性能可靠的耐高溫防腐蝕涂層是目前的研究方向。

    1.2無機耐高溫防腐蝕涂料

    無機耐高溫防腐蝕涂料耐熱溫度可達(dá)400～1000℃，甚至更高。無機耐高溫防腐蝕涂料耐燃性好、硬度高。無機耐高溫防腐蝕涂料主要有水溶性硅酸鹽類、水溶性磷酸鹽類、無機富鋅化合物三大類3。

    1.2.1硅酸鹽基耐高溫防腐涂料

    硅酸鹽基耐高溫防腐涂料耐高溫性能好，價格低，成膜性能好，制備工藝簡單，易于與其它無機材料復(fù)合，可制備滿足不同要求的耐高溫防腐涂料。國產(chǎn)C-2型膠黏劑為白色水基糊狀硅鋁酸，可耐1300℃，并且耐有機溶劑、油、水和氫氟酸以外的各種強酸的腐蝕18。該涂料已在我國軍隊大型鋼結(jié)構(gòu)裝備上成功應(yīng)用。

    1.2.2磷酸鹽基耐高溫防腐涂料

    磷酸鹽類無機涂料是以酸式磷酸鹽（即磷酸二氫鹽、磷酸倍半氫鹽、磷酸一氫鹽及他們的混合物）的水溶液為成膜物，配以顏料、填料、固化劑而成，是一種新型無機涂料。

磷酸鹽基耐高溫涂層高溫下可發(fā)生陶瓷化轉(zhuǎn)變，耐高溫防腐蝕性能優(yōu)越。磷酸鹽涂料具有較好的附著力和耐熱性，由于其在耐熱、防腐、耐油、耐候性等方面性能優(yōu)異，已用作飛機發(fā)動機耐熱防腐涂料、化工高溫設(shè)備耐熱防腐涂料。目前已有磷酸鹽涂料用于宇航耐熱涂層、金屬耐腐蝕保護(hù)涂層以及耐熱電絕緣涂層等方面的報道。

    1.2.3無機富鋅涂料

    無機富鋅涂料主要采用大量的高純度顆粒極細(xì)的鋅粉作為基料，以硅酸酯為主要成膜物質(zhì)。具有優(yōu)良的防銹性能，耐海水、耐油、耐鹽、耐大氣腐蝕，可長期在400℃以上高溫環(huán)境中使用。其防腐機理主要有四種：屏蔽作用、電化學(xué)防護(hù)、涂膜自修復(fù)和鈍化作用。廣泛應(yīng)用于船舶、熱力管道、石油化工設(shè)備管線及高架鐵塔的防腐。澳大利亞、美國等成功發(fā)展了后固化型無機富鋅漆，所得到的涂層無需烘干，而是噴磷酸溶液或氯化鎂溶液而獲得干燥。我國在20世紀(jì)60年代廣泛推廣這種涂料，鐵路栓焊梁的栓接板處的防銹防滑涂料，就是使用的這種無機富鋅漆。目前應(yīng)用最廣泛的無機富鋅涂料主要有以下三類：熱固性水性無機富鋅涂料，后固化水性無機富鋅涂料和自固化型水性無機富鋅涂料。無機涂料雖具有諸多優(yōu)點，但也存在一些性能上的不足，例如涂膜性脆易開裂，對于金屬、塑料和木材等的附著力不強，無機涂料的應(yīng)用范圍也受到限制，某些無機涂料生產(chǎn)成本較高。改善現(xiàn)有涂料的性能，開發(fā)低成本、適用范圍廣的新型無機涂料是亟待解決的問題。

    1.3有機-無機復(fù)合高溫防腐涂料

    有機耐高溫防腐蝕涂料一般存在環(huán)境污染大，操作對人體有害等缺陷，隨著環(huán)保意識的增強，其應(yīng)用受到一定的挑戰(zhàn)。無機耐高溫防腐涂料與基體粘接性差，漆膜較脆。在目前條件下，要獲得長期耐400℃以上溫度的耐高溫聚合物防腐涂料有一定難度。為了滿足長期耐500~800℃的需要，就要在耐高溫聚合物中加入耐熱顏料、填料或采用無機-有機相結(jié)合的方法，得到玻璃化轉(zhuǎn)化型陶瓷涂層。有機-無機復(fù)合材料理論上可以綜合二者的優(yōu)點，可制備出性能優(yōu)異的新一代復(fù)合材料。作為一種新型的功能材料，有機-無機復(fù)合型耐高溫防腐蝕涂料有著廣闊的發(fā)展前景，而材料復(fù)合新技術(shù)的發(fā)展，將為此類涂料的多功能化提供多種可能的途徑4。

    美國、前蘇聯(lián)、韓國等制造的有機硅樹脂-玻璃陶瓷涂料，耐熱、耐化學(xué)腐蝕和劇烈的溫度變化，這些復(fù)合涂料和其他一些有機無機復(fù)合高溫防腐涂料一起構(gòu)成一個龐大的家族，滿足各種各樣的高溫防腐之需要。國內(nèi)采用二氧化硅溶膠-有機復(fù)合耐高溫防腐涂料，硅溶膠是水合硅酸，可以和許多水溶性、水乳性有機高分子相溶或共聚，可構(gòu)成無機-有機復(fù)合高分子基料。硅溶膠中Si-O鍵能較大，具有較好的鍵合穩(wěn)定性，添加的有機物涂膜性質(zhì)十分優(yōu)異，由此復(fù)合乳液配制的涂料具有優(yōu)良的耐高溫性，耐紫外線耐溶劑性和抗老化性。

    開發(fā)有機無機復(fù)合高溫防腐涂料不僅解決了高溫涂料的防腐耐久性問題，有機溶劑的使用量也得到控制，三廢污染小，是一種省資源、節(jié)能源、低污染的涂料新品種。

    2·熱障防腐涂層技術(shù)的研究進(jìn)展

    熱障涂層是由陶瓷隔熱面層和金屬粘結(jié)底層組成的涂層系統(tǒng)，其作用為降低熱端部件的工作溫度，防止部件的高溫腐蝕;使工件內(nèi)部溫度趨于均勻化，改善材料的抗冷熱疲勞性能，延長工件的使用壽命。

   2.1陶瓷高溫防腐涂層

    陶瓷涂層具有能把有機金屬材料的強韌性、可加工性、導(dǎo)電導(dǎo)熱性等和陶瓷材料的耐高溫、高耐磨、高耐蝕等特點結(jié)合起來，發(fā)揮兩類材料的綜合優(yōu)勢，同時滿足機械產(chǎn)品對結(jié)構(gòu)性能(強度、韌性等)和環(huán)境性能(耐磨、耐蝕、耐高溫等)的需要，獲得理想的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)；能夠用于制備陶瓷涂層的材料品種多、涂層功能廣6；能夠在多種基體材質(zhì)上制備陶瓷涂層；物耗少，附加值高，經(jīng)濟效益突出；調(diào)整涂層成分比較容易、陶瓷涂層厚度可控；陶瓷涂層的可加工性好、成型容易以及容易與原有金屬加工的工裝條件結(jié)合的