表面化學(xué)處理方法精選(九篇)

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第1篇：表面化學(xué)處理方法范文

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；管路；四合一；常溫磷化；工藝；

中圖分類(lèi)號(hào)：U664.121

0 前言

船用柴油機(jī)的管路不論是滑油管路還是燃油管路和水管路，在進(jìn)行裝配和涂裝前都需要進(jìn)行磷化處理。磷化是指金屬表面與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸，通過(guò)化學(xué)與電化學(xué)反應(yīng)形成穩(wěn)定和不溶性的無(wú)機(jī)化合物膜層的一種表面化學(xué)處理方法。經(jīng)過(guò)磷化處理的管路，具有抗熱性、抗腐蝕性，降低管路摩擦系數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還可提高管路表面與油漆的結(jié)合力。

我公司早期采用分步法磷化工藝，即：除油、去銹、磷化、鈍化，這種工藝方法生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，隨著產(chǎn)量的不斷增加，磷化任務(wù)量大，原有的磷化工藝已不適應(yīng)生產(chǎn)需求。為保證正常柴油機(jī)的裝配試車(chē)，根據(jù)我公司的管路磷化情況，需要磷化的管路為輕度級(jí)油污和銹蝕，經(jīng)過(guò)技術(shù)調(diào)研和試驗(yàn)，在保證管路磷化質(zhì)量的前提下，決定配制常溫“四合一”磷化液，直接對(duì)管路進(jìn)行磷化處理。

1 機(jī)理探討

1.1 除油

用于管路制作的鋼管表面的油污主要是礦物油，不予去除將直接影響涂裝、磷化質(zhì)量，新配制的處理液的除油功能是通過(guò)加入表面活性劑實(shí)現(xiàn)的。表面活性劑可以顯著地降低溶液的表面張力，再加上表面活性的復(fù)合作用，具有良好的潤(rùn)濕、分散、乳化、增溶等效果，將油污乳化易溶于水，進(jìn)而達(dá)到除油目的。另外酸洗去油除銹作用產(chǎn)生的氫氣，沖擊工件表面，加快了除油過(guò)程。

1.2 除銹

鐵銹的主要成分是鐵的各類(lèi)氧化物（、、）等，磷酸極易與其反應(yīng)，從而將鐵銹除去。在除銹過(guò)程中，因處理液pH值較低，過(guò)腐蝕現(xiàn)象易于發(fā)生，使除銹時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，為此，需要加入一些添加劑如酒石酸、檸檬酸。不過(guò)，因綜合處理液一次性磷化，在除鐵銹時(shí)，形成新生表面鐵后，磷化劑即發(fā)生反應(yīng)，在基體表面形成一層磷化膜，防止了過(guò)腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.3 磷化

1）鋼鐵的溶解過(guò)程，即與磷化液中的游離酸發(fā)生反應(yīng)：

2）磷酸及鹽的水解

磷化液的基本成分是一種或多種金屬的酸式磷酸鹽， 其分子式為，這些酸式磷酸鹽溶于水，在一定濃度及pH值下發(fā)生水解，產(chǎn)生游離磷酸：

由于金屬表面的氫離子濃度急劇下降導(dǎo)致磷酸根各級(jí)離解平衡向右移動(dòng)最終成為磷酸根。

3）磷化膜的形成

當(dāng)金屬表面離解出的與磷化槽液中的金屬離子、、達(dá)到飽和時(shí)，即結(jié)晶沉積在金屬工件表面，晶粒持續(xù)增長(zhǎng)，直到在金屬工件表面生成連續(xù)不溶于水的牢固的磷化膜：

金屬工件溶解出的一部分作為磷化膜的組成部分被消耗掉，而殘留在磷化槽液中的則氧化成，生成沉淀，即磷化沉渣的主要成分之一。 上述磷化原理可解釋鋅系磷化、鋅鈣系磷化、錳系磷化的成膜過(guò)程。

1.4 鈍化

鈍化就是一種活性金屬或合金，其中化學(xué)活性大大降低，而成為貴金屬狀態(tài)的現(xiàn)象。為增強(qiáng)除銹效果，往往還需要對(duì)工件做進(jìn)一步的鈍化處理。本處理液的鈍化功能主要是利用緩蝕劑具有的鈍化作用，再加上其它組分的協(xié)同效應(yīng)，鈍化效果較好。由于處理液中不含有等有害離子，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

2 工藝簡(jiǎn)述

2.1 配方

磷酸 25%； 氧化鋅 1%；磷酸二氫鋅 5.5%； 氯酸鉀 0.7%；硝酸鈉 0.3%

氟硅酸 0.5%；聚氧乙烯烷基醚 2%；硫脲 0.1%；檸檬酸 1.5%；水（軟化處理） 余量

2.2 主要成分作用

（1）磷酸 磷酸與金屬離子形成磷酸鹽，是磷化膜的主要成分，其含量直接影響膜的質(zhì)量。

（2）氧化鋅 與磷酸反應(yīng)形成磷化膜，可提高磷化膜的耐蝕性。

（3）磷酸二氫鋅 磷酸二氫鋅為成膜助成劑，鋅離子能加快成膜速度，也可調(diào)節(jié)和穩(wěn)定磷化液的PH值。

（4）氯酸鉀 具有較強(qiáng)的氧化性，有助于磷化的順利進(jìn)行，使鋼鐵表面生成一層氧化鈍化膜，提高鋼鐵表面的防腐和耐蝕性。

（5）硝酸鈉 為磷化過(guò)程的催化劑，加快磷化速度。

（6）氟硅酸 磷化液低溫操作調(diào)節(jié)劑，使結(jié)晶細(xì)化，增強(qiáng)膜的致密性。

（7）聚氧乙烯烷基醚 磷化時(shí)的表面活性劑，清除工件表面油污。

（8）硫脲 對(duì)磷化具有緩蝕作用，防止工件的過(guò)腐蝕。

（9）檬酸 能促進(jìn)磷酸的除銹作用，另外，作為絡(luò)合劑可減少磷化過(guò)程中沉渣的生成。

2.3 處理工藝

預(yù)處理（人工方法）？常溫四合一磷化液？干燥

預(yù)處理為在常溫四合一磷化液處理工件前用人工方法或化學(xué)方法清除工件表面的重油污和重銹蝕，在處理過(guò)程中適當(dāng)升高槽液溫度，可提高除油除銹磷化鈍化的處理速度及效果。在涂裝前應(yīng)用軟布條或用壓縮空氣清理工件表面的殘留物質(zhì)并確認(rèn)被處理工件已經(jīng)干燥，以免影響涂裝質(zhì)量。

3 故障及解決辦法

在柴油機(jī)管路磷化過(guò)程中，出現(xiàn)的磷化故障以及解決辦法見(jiàn)表2.

4 結(jié)束語(yǔ)

采用“四合一”磷化液進(jìn)行常溫磷化替代了之前一直采用的分步法磷化工藝，不僅能保證船用柴油機(jī)的管路磷化膜質(zhì)量，更為重要的是簡(jiǎn)化了工序步驟提高了工作效率，改善了勞動(dòng)環(huán)境，減少了環(huán)境污染。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]王桂萍，鄧愛(ài)民，穆銳，王桂燕.常溫“四合一”彩膜鋼鐵 表面處理液的研制[J].表面技術(shù)，1999，28（5）

[2]廖輝偉.“綠色“磷化工藝研制[J].表面技術(shù)，2002，31 （2）

[3]周謨銀，方肖露.金屬磷化技術(shù)[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999

第2篇：表面化學(xué)處理方法范文

關(guān)鍵詞：機(jī)械力化學(xué)；機(jī)械活化；納米材料；高分子材料；環(huán)境保護(hù)

文章編號(hào)：1005－6629(2008)05－0050－04中圖分類(lèi)號(hào)：TQ170文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：E

20世紀(jì)20年代~50年代，德國(guó)學(xué)者W.Osywald從分類(lèi)學(xué)的角度提出了以機(jī)械方式誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)的學(xué)科―機(jī)械力化學(xué)（mechanochemisty）。1962年奧地利學(xué)者K.Peters在第一屆歐洲粉碎會(huì)議上首次發(fā)表了題為《機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)》的論文，把機(jī)械力化學(xué)定義為：“物質(zhì)受機(jī)械力的作用而發(fā)生化學(xué)變化或者物理化學(xué)變化的現(xiàn)象”。如今，機(jī)械力化學(xué)被認(rèn)為是關(guān)于施加于固體、液體和氣體物質(zhì)上的各種形式的機(jī)械能―如壓縮、剪切、沖擊、摩擦、拉伸、彎曲等引起的物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)變化等一系列的化學(xué)現(xiàn)象。如研磨HgCl2時(shí)觀察到少量Cl2逸出，粉碎碳酸鹽時(shí)有二氧化碳?xì)怏w產(chǎn)生，石膏細(xì)磨時(shí)脫水，石英受沖擊后無(wú)定形化等，這些都是典型的機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)。

1 機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)

機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)是通過(guò)對(duì)物質(zhì)施加機(jī)械力而引起物質(zhì)發(fā)生結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)變化的過(guò)程。在機(jī)械力的不斷作用下，起始階段主要是物質(zhì)顆粒尺寸的減小和比表面積的增大，但是達(dá)到一定程度后，由于小顆粒的聚集而出現(xiàn)粉磨平衡，但并不意味著粉磨過(guò)程中粉體的性質(zhì)不變，事實(shí)上它會(huì)發(fā)生諸多的機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)。

1．1 晶體結(jié)構(gòu)的變化

在超細(xì)粉碎過(guò)程中，隨著機(jī)械力的持續(xù)作用，礦物的晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會(huì)發(fā)生多種變化，如顆粒表面層離子的極化變形與重排，使粉體表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生晶格缺陷、晶格畸變、晶型轉(zhuǎn)變、結(jié)晶程度降低甚至無(wú)定形化等。例如

γ-Fe2O3α-Fe2O3

石英 硅石

晶型轉(zhuǎn)變是壓力和剪切力共同作用的結(jié)果。它使物質(zhì)不斷吸收和積累能量，提供了晶型轉(zhuǎn)變所需的熱力學(xué)條件，產(chǎn)生晶格形變和缺陷，使之向產(chǎn)物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。

1．2 物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)的變化

機(jī)械力作用引起物質(zhì)顆粒細(xì)化、產(chǎn)生裂紋、比表面積增加等。這些變化最終會(huì)引起物質(zhì)的分散度、溶解度、溶解速率、密度、吸附性、導(dǎo)電性、催化性、燒結(jié)性、離子交換能力和置換能力、表面自由能等理化性質(zhì)的改變。如粘土礦物經(jīng)過(guò)超細(xì)磨后，可產(chǎn)生具有非飽和剩余電荷的活性點(diǎn)，導(dǎo)致高嶺土的離子交換容量、吸附量、膨脹指數(shù)、溶解度、反應(yīng)能力等都發(fā)生了變化。

1．3 機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)

機(jī)械力的作用可引起物質(zhì)化學(xué)鍵的斷裂，生成不飽和基團(tuán)、自由離子和電子，產(chǎn)生新的表面，造成晶格缺陷，使物質(zhì)內(nèi)能增高，處于一種不穩(wěn)定的化學(xué)活性狀態(tài)，并使許多在常壓、室溫條件下不能發(fā)生的反應(yīng)成為可能。根據(jù)原料的狀態(tài)可以將反應(yīng)體系劃分為固-固、固-液、固-氣三大類(lèi)。

1．3．1 固-固反應(yīng)體系

固-固反應(yīng)體系可以分為以下幾種類(lèi)型

（1）金屬與金屬氧化物、氯化物之間的固態(tài)化學(xué)反應(yīng)。

Me+Me'O(Cl、S)MeO(Cl、S)+ Me'

已研究過(guò)的反應(yīng)體系有：Ag2O/Al，Cr2O3/Zn，ZnS/Al，NiCl2/Mg等。

（2）金屬與C、Si、B之間的化學(xué)反應(yīng)，生成高溫化合物相。

Me+XMeX

（3）金屬與陶瓷之間的化學(xué)反應(yīng)。

Me+X1X2MeX1+MeX2

如Ti+Si3N4TiN+TiSi2

（4）金屬氧化物之間的化合反應(yīng)。

MeO+Me'O MeMe'O

如Fe2O3+MeOMeFe2O3（Me=Zn、Ni、Cu、Mg等）

（5）純金屬間的放熱化學(xué)反應(yīng)。如Al/Ni、Al/Ti等反應(yīng)體系。

（6）化合物之間的固態(tài)化學(xué)反應(yīng)。如

ZrCl4+2CaOZrO2+2CaCl2

1．3．2 固-液反應(yīng)體系

如NiS+H2O=NiO+H2S

固-液反應(yīng)系統(tǒng)主要是金屬與有機(jī)溶劑之間的化學(xué)反應(yīng)。液相反應(yīng)劑一般是含碳或含氮有機(jī)物，如庚烷、苯胺等，通過(guò)反應(yīng)可以生成金屬碳化物或氮化物粒子。

1．3．3 固-氣反應(yīng)體系

如3SiO2+4N22α-Si3N4+3O2

固-氣反應(yīng)僅適合于活性高、氮化或碳化反應(yīng)焓很高的體系。一般可選擇氮?dú)狻⒎纸獍?、氨氣作為氮源?/p>

2 機(jī)械力化學(xué)的作用機(jī)理

機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)歷程可由圖1表示

從圖中可看到：無(wú)機(jī)械力作用時(shí)，反應(yīng)只以很小的速度進(jìn)行，引入機(jī)械作用后，反應(yīng)迅速增強(qiáng)并隨后達(dá)到穩(wěn)態(tài)，停止機(jī)械作用后，反應(yīng)速度迅速下降。影響機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)歷程的因素很多，各種因素間的相互作用，加之研究手段不全面，關(guān)于機(jī)械力化學(xué)的機(jī)理尚沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的界定，目前主要有以下幾種理論。

（1）等離子體模型。Thiessen等認(rèn)為，機(jī)械力作用導(dǎo)致晶格松弛與結(jié)構(gòu)裂解，激發(fā)出高能電子和等離子區(qū)。一般的熱化學(xué)反應(yīng)溫度在高于1000℃時(shí)，電子能量也不會(huì)超過(guò)4eV，即使光化學(xué)的紫外電子的能量也不會(huì)超過(guò)6eV。而機(jī)械力作用下，高激發(fā)狀態(tài)誘發(fā)的等離子體產(chǎn)生的電子能量可超過(guò)10eV，因此機(jī)械力化學(xué)有可能進(jìn)行通常情況下熱化學(xué)所不能進(jìn)行的反應(yīng)，使固體物質(zhì)的熱化學(xué)反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)速度加快。

（2）固態(tài)合成反應(yīng)模型。席生岐等從擴(kuò)散理論出發(fā)，分析了高能球磨過(guò)程中的擴(kuò)散特點(diǎn)，提出了固態(tài)合成反應(yīng)模型并進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)果表明：高能球磨過(guò)程中固態(tài)反應(yīng)能否進(jìn)行，取決于體系在球磨過(guò)程中能量升高的程度，而反應(yīng)完成與否受體系中的擴(kuò)散過(guò)程控制，即受制于晶粒細(xì)化程度和粉末碰撞溫度。一方面由于顆粒在超細(xì)磨過(guò)程中，被強(qiáng)烈塑性變形，產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變，顆粒內(nèi)產(chǎn)生晶格缺陷和晶形轉(zhuǎn)變、非晶化，能顯著降低元素的擴(kuò)散激活能, 使得組元間在室溫下可顯著進(jìn)行原子或離子擴(kuò)散，顆粒不斷冷焊、斷裂、組織細(xì)化，形成了無(wú)數(shù)的擴(kuò)散-反應(yīng)偶；另一方面，因顆粒表面化學(xué)鍵斷裂而產(chǎn)生不飽和鍵、自由離子和電子等原因，導(dǎo)致晶體內(nèi)能增高，物質(zhì)內(nèi)部迅速發(fā)展的裂紋使其頂端溫度和壓力增高，最終導(dǎo)致物質(zhì)反應(yīng)的平衡常數(shù)和反應(yīng)速度常數(shù)顯著增大。應(yīng)力、應(yīng)變、缺陷和大量納米晶界、相界的產(chǎn)生使系統(tǒng)儲(chǔ)能很高，提高了粉末活性，從而有可能引起納米尺寸下的固相反應(yīng)，有時(shí)甚至可以誘發(fā)多相化學(xué)反應(yīng)。

（3）熱點(diǎn)理論。機(jī)械力作用在固體顆粒上造成的彈性應(yīng)力是機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)的重要因素，彈性應(yīng)力能引起原子水平的應(yīng)力集中，一般由此而改變?cè)娱g的結(jié)合常數(shù)，從而改變它們本來(lái)的振動(dòng)頻率，也改變了原子間距和價(jià)鍵角度，結(jié)果改變了化學(xué)結(jié)合能，使反應(yīng)能力增大。彈性應(yīng)力還可引發(fā)馳豫，由此形成激化的振動(dòng)狀態(tài)可導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，這種能量在應(yīng)力點(diǎn)以“熱點(diǎn)”的形式出現(xiàn)。雖然宏觀溫度一般不會(huì)超過(guò)60℃，但局部碰撞點(diǎn)的溫度要遠(yuǎn)高于60℃，這樣的溫度將引起納米尺寸的化學(xué)反應(yīng)，在碰撞點(diǎn)處產(chǎn)生極高的碰撞力，高達(dá)3.30GPa~6.18GPa，如此高的碰撞力有助于晶體缺陷和畸變的擴(kuò)散以及原子的重排，所以局部碰撞點(diǎn)的升溫可能是導(dǎo)致機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)的一個(gè)促進(jìn)因素。

3機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)的應(yīng)用

3．1礦物活化與改性

礦物機(jī)械活化是指機(jī)械作用使礦物局部形成晶格畸變，發(fā)生位錯(cuò)，使晶格點(diǎn)陣中粒子排列部分失去周期性，形成晶格缺陷，導(dǎo)致晶格內(nèi)能增高，表面改性、反應(yīng)活性增強(qiáng)，以便于礦物浮選富集和提取，從而改善浸出過(guò)程。如細(xì)磨使銅、鉛與鋅的分選效率顯著提高；氟磷灰石 Ca5F(PO4)3 經(jīng)機(jī)械活化后，氟雜質(zhì)與混入的SiO2發(fā)生機(jī)械力化學(xué)反應(yīng)，約有80%的氟以 SiF4 的形式揮發(fā)掉，在檸檬酸溶液中的溶解率達(dá)到85%，這種脫氟的磷礦石可用作優(yōu)質(zhì)的化學(xué)肥料。球磨CuFeS2和CuO混合物可形成CuSO4，只要經(jīng)過(guò)水洗，就可以將礦物中的純銅分離出來(lái)。

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機(jī)械力化學(xué)改性則采用攪拌、沖擊、研磨等機(jī)械作用使改性劑在被改性的顆粒表面均勻分布包覆，并使顆粒與改性劑之間發(fā)生化學(xué)作用，以增加它們之間的結(jié)合力，從而改變礦物粉體顆粒的表面狀態(tài)，達(dá)到改性的目的。吳輝等以氣流磨所產(chǎn)生的超音速氣流作為機(jī)械力，對(duì)硅酸鹽礦物硅灰石與硬脂酸進(jìn)行超細(xì)粉碎表面改性。當(dāng)硅灰石粉碎時(shí),晶體裂開(kāi)并發(fā)生如下變化

2Ca3[Si3O9] Ca3[Si3O9]++Ca3[Si3O9]-

而硬脂酸在粉碎過(guò)程中則發(fā)生如下變化

CH3(CH2)16COOHCH3(CH2)16COO-

+H+

由于硅灰石與硬脂酸的粉碎、斷鍵是在同一時(shí)間同一粉碎腔內(nèi)進(jìn)行的，故可能發(fā)生如下反應(yīng)

Ca3[Si3O9]++CH3(CH2)16COO-CH3(CH2)16COOCa3[Si3O9]

經(jīng)改性后的硅灰石由親水性變?yōu)槭杷?，把它添加到高分子材料中，增加礦物與有機(jī)高分子材料的相容性，提高礦物粉料在高分子材料中的分散程度，改善工藝加工條件和制品的性能。

3．2 合成納米材料

機(jī)械力化學(xué)法制備納米材料可采用常用的化學(xué)原料，具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、易于工業(yè)化等特點(diǎn)，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的納米材料制備方法。

如鈦酸鋇陶瓷具有良好的介電性能，是電子陶瓷領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的材料之一。傳統(tǒng)的鈦酸鋇合成方法是用BaO或BaCO3和TiO2經(jīng)高溫灼燒（≥900℃）而成， 粒度大、不均勻，難以制備納米粉體材料。吳其勝等采用高能球磨BaO，銳鈦礦型TiO2混合粉體（在氮?dú)獗Ｗo(hù)下），機(jī)械力化學(xué)法合成了納米晶BaTiO3，反應(yīng)式為

BaO+TiO2BaTiO3

反應(yīng)過(guò)程分三個(gè)階段進(jìn)行：粉磨初期為無(wú)定形形成期（0h~15h），混合物顆粒粒度減小，晶格畸變，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)定形，并可能形成BaTiO3晶核；粉磨中期為固相反應(yīng)期（15h~30h）， BaO與TiO2在機(jī)械力作用下產(chǎn)生固相反應(yīng)生成BaTiO3，同時(shí)BaTiO3晶粒長(zhǎng)大；粉磨后期為動(dòng)態(tài)平衡期（30h以后），此時(shí)，固相反應(yīng)基本結(jié)束，晶粒成長(zhǎng)與粉磨引起的晶粒減小處于動(dòng)態(tài)平衡，由此得到顆粒尺寸為10nm~30nm的BaTiO3。

采用球磨金屬氯化物和Na、Mg等還原劑的方法可制備純金屬納米材料和合金納米材料，已制得的體系有Fe、Ni、Co、Cu和Fe-Cu合金。

近幾年來(lái)，把金屬與陶瓷(如納米氧化物、碳化物等)通過(guò)機(jī)械力復(fù)合在一起，已獲得具有特殊性質(zhì)的新型納米復(fù)合材料。Nicholas 等采用機(jī)械力化學(xué)原理制備Al2O3基TiC、TiN等納米復(fù)合材料，反應(yīng)式分別如下

1.5TiO2+2Al+1.5C1.5TiC+Al2O3

1.5TiO2+2Al+0.75N21.5TiN+Al2O3

制得的復(fù)合粉末經(jīng)1000℃退火1h、熱壓成型制備納米復(fù)合材料，其硬度達(dá)19GPa~30GPa，Al2O3晶粒尺寸為30nm~50nm，鈦相為25nm~50nm。

3．3 合成高分子材料

機(jī)械力化學(xué)在有機(jī)高分子合成中的應(yīng)用主要有3個(gè)方面：高分子聚合、高分子縮合及無(wú)機(jī)材料表面接枝高分子聚合物。

（1）高分子聚合。機(jī)械力化學(xué)在高分子聚合中可代替引發(fā)劑引發(fā)聚合反應(yīng)。一般的高分子聚合中往往要加入引發(fā)劑，作用是在外因作用下首先發(fā)生分解或氧化還原產(chǎn)生自由基或正負(fù)離子，引發(fā)單體聚合。Oprea等用實(shí)驗(yàn)證實(shí)不用任何引發(fā)劑或催化劑，就可以用振動(dòng)磨將丙烯腈單體制得聚丙烯腈高聚物。主要原因是在機(jī)械力及單體的腐蝕作用下，設(shè)備表面的金屬產(chǎn)生活化作用并產(chǎn)生金屬細(xì)末，參與聚合物的合成；另一方面金屬活化過(guò)程中產(chǎn)生激發(fā)電子，使得已被振動(dòng)磨部分活化的聚丙烯腈生成自由基和負(fù)離子，可引發(fā)其他丙烯腈高分子的聚合。

（2）高分子縮合。高聚物在機(jī)械力作用下，鍵可發(fā)生斷裂，生成大分子自由基，這時(shí)若遇合適的小分子，可發(fā)生高分子縮聚。Christofor Simionescu等用超聲波使聚對(duì)苯二甲酸乙二酯和乙二胺通過(guò)機(jī)械力化學(xué)縮聚形成聚酯-聚酰胺碎片，然后與三價(jià)V3+作用，形成以三價(jià)釩為中心的復(fù)合物。

（3）高聚物接枝?，F(xiàn)代新技術(shù)的發(fā)展對(duì)高分子材料提出了更高的要求，如耐高溫、導(dǎo)熱導(dǎo)電、防輻射、具有鐵磁性等，解決這一問(wèn)題的方法之一就是在高分子中引入無(wú)機(jī)物。把無(wú)機(jī)材料和高聚物一起研磨，通過(guò)機(jī)械力化學(xué)作用，高分子聚合物可發(fā)生裂解、環(huán)化、離子化、異構(gòu)化等化學(xué)變化，無(wú)機(jī)材料表面產(chǎn)生晶格畸變和缺陷，表面自由能增大，引起化合鍵斷裂和重組，可以在新鮮斷裂表面出現(xiàn)不飽和鍵和帶正電和負(fù)電的結(jié)構(gòu)單元，這樣聚合物鏈鍵斷裂產(chǎn)生的游離基或正負(fù)離子遇到無(wú)機(jī)材料經(jīng)機(jī)械力活化產(chǎn)生的新鮮表面，就可能形成接枝高聚物。

無(wú)機(jī)材料的高聚物接枝改性方法有兩種：一種是將無(wú)機(jī)材料與聚苯乙烯、聚丙烯等高聚物一起研磨；一種是將無(wú)機(jī)材料與單體研磨共聚，如在苯乙烯單體中研磨碳酸鈣。這兩種方法都能得到疏水性極好的無(wú)機(jī)粉體，在涂料與塑料工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，效果良好。

3．4有毒廢物降解

采用機(jī)械力化學(xué)方法處理有毒廢物，有可能開(kāi)發(fā)出在常溫、常壓下處理劇毒物的新方法，使有毒廢棄物能就地得到及時(shí)有效處理，避免其長(zhǎng)期堆放污染環(huán)境。如難處理的有機(jī)氯合物，如PVC、多氯聯(lián)苯、DDT等。機(jī)械力化學(xué)法不僅可破壞它們的結(jié)構(gòu)，還可誘發(fā)它們和CaO或其他合適的反應(yīng)劑之間的化學(xué)反應(yīng)，形成無(wú)毒的無(wú)機(jī)氯化物。許多塑料制品經(jīng)機(jī)械力化學(xué)處理后，發(fā)生機(jī)械力化學(xué)分解，聚合度可下降80%。通過(guò)高能量機(jī)械力的作用還可破壞蛋白質(zhì)的高分子結(jié)構(gòu)，從而使它能從廢液中較快地沉降下來(lái)，便于焚燒處理。用機(jī)械力化學(xué)法處理含鎘廢水可使鎘的還原速率加快數(shù)倍。

4 展望

機(jī)械力化學(xué)理論的提出已有數(shù)十年時(shí)間了，但由于實(shí)驗(yàn)條件的不可比性，使得難以歸納總結(jié)上升到更高的理論層次；另外，人們的工作多限于針對(duì)某一現(xiàn)象或某一應(yīng)用課題的研究，卻少有關(guān)于各種機(jī)械力化學(xué)現(xiàn)象背后普遍規(guī)律的探討；機(jī)械力化學(xué)法通常需要長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械處理，能量消耗大，研磨介質(zhì)的磨損，還會(huì)造成對(duì)物料的污染。因此，設(shè)計(jì)新的高效機(jī)械活化設(shè)備，以最小的能耗獲得最大活化效果也是值得研究的課題?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著研究的深入，機(jī)械力化學(xué)將具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景。

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第3篇：表面化學(xué)處理方法范文

是的，寶石是西方人非常喜愛(ài)的飾品，同我們東方人喜歡玉石一樣。

而在眾多寶石中，最珍貴則要屬紅寶石了。

紅寶石的“Ruby”一詞來(lái)源于拉丁語(yǔ)“Rubens”，意為紅色，是指顏色呈紅色的剛玉。它與藍(lán)寶石同屬于剛玉族，但不是自然界所有紅色的寶石都是紅寶石，只有由Cr（鉻）致色的紅色的剛玉才能夠叫作紅寶石。它屬三方晶系、復(fù)三方偏方面體晶類(lèi)。晶體形態(tài)常呈桶狀、短柱狀、板狀等。集合體多為粒狀或致密塊狀。摩氏硬度為9，是僅次于鉆石的自然界中第二硬的天然礦物。同時(shí)它可以承受約2000攝氏度的高溫而不熔化，這要比鉆石不到1000攝氏度的熔點(diǎn)高出許多。紅寶石的顏色主要有紅色、玫瑰紅色等。透明度為透明至半透明，一般呈現(xiàn)較強(qiáng)的半金剛光澤。折射率在1.762～1.770之間，雙折射率為0.008～0.010。二色性明顯，常表現(xiàn)為：紫紅/褐紅，深紅/紅，紅/橙紅，玫瑰紅/粉紅。部分具有特殊光學(xué)效應(yīng)――星光效應(yīng)（紅寶石中常含有大量的呈針狀的金紅石包體，當(dāng)這些包體作規(guī)則的定向排列時(shí)，在光線的照射下會(huì)反射出迷人的六射星光）。同時(shí)也有由鈦原子引起的變色效應(yīng)。

紅寶石的產(chǎn)地及價(jià)值

紅寶石的紅色無(wú)與倫比，雖然在自然界中紅色的寶石有很多種，但唯有紅寶石的紅色能夠給人帶來(lái)足夠的震撼與視覺(jué)沖擊。它既溫暖又熱烈，那抹紅色有人說(shuō)像是血液在寶石里燃燒，很是形象。在歐洲，紅寶石更多時(shí)候被用來(lái)裝飾皇冠，代表著無(wú)上忠誠(chéng)，是皇家尊嚴(yán)的象征。同時(shí)人們還用它來(lái)代表如火的愛(ài)情。它是“寶石之王”。

天然的紅寶石大多來(lái)自緬甸、莫桑比克、泰國(guó)和斯里蘭卡幾個(gè)地區(qū)，另外，澳大利亞，美國(guó)蒙大拿州和南卡羅萊那州也有少量產(chǎn)出。

全球最著名的紅寶石產(chǎn)地是緬甸抹谷，其以產(chǎn)出鴿血紅聞名于世，以至于“緬甸紅寶石”現(xiàn)在已經(jīng)成為寶石市場(chǎng)優(yōu)質(zhì)紅寶石的代名詞。緬甸抹谷紅寶石具有鮮艷的玫瑰紅色，其紅色的最高品級(jí)被形象地稱(chēng)為“鴿血紅”，即紅色純正，且飽和度很高，日光下顯現(xiàn)熒光效應(yīng)，其各個(gè)刻面均呈鮮紅色，熠熠生輝，非常美麗。鴿血紅寶石又常含豐富的細(xì)小金紅石針霧，形成星光，更加美不勝收。

相較緬甸抹谷，非洲莫桑比克作為高品質(zhì)紅寶石的新興產(chǎn)地，所產(chǎn)出的高品質(zhì)紅寶石近年逐漸引起世界各國(guó)藏家的關(guān)注。莫桑比克紅寶石在顏色和品質(zhì)上非常接近緬甸頂級(jí)產(chǎn)區(qū)所出產(chǎn)的紅寶石，其凈度尤為優(yōu)異，是迄今所知僅次于緬甸紅寶石品質(zhì)的高級(jí)別紅寶石，且目前其價(jià)格略低于緬甸紅寶石，尚處在高性?xún)r(jià)比階段。

泰國(guó)也是紅寶石的重要產(chǎn)出國(guó)和交易中心，產(chǎn)地位于泰國(guó)東南部的占他武里。泰國(guó)紅寶石中鐵元素含量高，顏色較深，透明度較低，多呈暗紅色至棕紅色。日光下不具熒光效應(yīng)，只是在光線直射下的刻面看起來(lái)較為鮮艷，其他刻面則發(fā)黑。顏色比較均勻，少靈動(dòng)。缺失金紅石狀包裹體，所以無(wú)星光效應(yīng)。屬于普通的紅寶石。但其畢竟屬紅寶石類(lèi)，因而到泰國(guó)淘紅寶石的人多年來(lái)絡(luò)繹不絕，以致泰國(guó)的寶石市場(chǎng)比較混亂，真?zhèn)位祀s。

紅寶石的分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

紅寶石作為天然寶石品種，自然顏色形態(tài)各異，不同的紅寶石顏色、顆粒、凈度每差一個(gè)級(jí)別，市場(chǎng)價(jià)格就差別很大。因此要收藏紅寶石就必須了解什么樣的紅寶石才是好的紅寶石。

紅寶石的分級(jí)評(píng)價(jià)目前并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，主要是依據(jù)1T和4C：即透明度（Transparency）、顏色（Colour）、凈度（Clarity）、切工（Cut）、克拉重量（Carat）來(lái)衡量、評(píng)價(jià)。

1.透明度。指寶石允許可見(jiàn)光透過(guò)的程度。在紅寶石的肉眼鑒定中，一般將透明度分為透明、亞透明、半透明、亞半透明、不透明5個(gè)級(jí)別。達(dá)到透明級(jí)的紅寶石最具美感，價(jià)格自然也最為昂貴。以此類(lèi)推，亞透明次之，亞半透明再次之。同翡翠“水高一分，價(jià)高十倍”一樣，透明度極佳的紅寶石，價(jià)格是相當(dāng)高的，往往高一級(jí)別會(huì)比低一級(jí)別高出數(shù)倍價(jià)格。

2.顏色。這里具體指寶石所呈現(xiàn)的色彩。紅寶石的紅色要求發(fā)色要純正，不能有邪色，或含有其他色調(diào)，色澤要求飽滿。其中以“鴿血紅”最具收藏價(jià)值，這是一種幾乎可稱(chēng)為深紅色的鮮艷強(qiáng)烈的色彩，能夠把紅寶石的美表露無(wú)遺。它的紅色除了純正外，飽和度也很高，給人以“燃燒火焰”的感覺(jué)。但鴿血紅寶石產(chǎn)量極為稀少。鴿血紅之下，艷紅色紅寶石最佳，玫瑰紅、粉紅色次之。需要特別說(shuō)明的是：由于光源會(huì)對(duì)紅寶石的顏色產(chǎn)生很大的影響，因此對(duì)紅寶石顏色的觀察方法是有明確要求的。

3.凈度。紅寶石是一種雜質(zhì)相對(duì)較多的寶石，大多數(shù)紅寶石均有裂縫、瑕疵、綹裂等。但也正是因?yàn)殡s質(zhì)多的緣故，純凈度高的紅寶石才顯得更為珍貴。紅寶石的內(nèi)含物并不一定絕對(duì)影響著它的品質(zhì)與價(jià)格，主要還是要看這些瑕疵處于寶石內(nèi)的位置及其是否影響了寶石的眼觀效果。相反，內(nèi)含物還可以看作是一顆紅寶石天然形成的特征。

4.切工。紅寶石的切工相當(dāng)重要，只有精妙絕倫、巧奪天工的切割才能將紅寶石這位“寶石之王”最耀眼、最迷人的光芒呈現(xiàn)給世人。紅寶石標(biāo)準(zhǔn)的切割方式與鉆石不同，加工者不會(huì)為達(dá)到最大燦爛光芒而按幾何設(shè)計(jì)切割，而是會(huì)強(qiáng)調(diào)還原紅寶石本身之美。對(duì)于顏色較濃的紅寶石，最佳切割會(huì)比平均水準(zhǔn)淺一些，以便更多光線透過(guò)寶石；而對(duì)顏色較淺的，較深的切割有利于反映顏色。切割良好的紅寶石在整個(gè)表面上均勻反射光線，光線間相互作用，熱烈豐富，又富含動(dòng)感。中國(guó)古代對(duì)寶石認(rèn)識(shí)不足，有很多因?yàn)椴欢懈罴庸ざ斐商煳锉╅宓暮妒?，今天已?jīng)不存在了。

5.克拉重量。同鉆石一樣，紅寶石在同等品質(zhì)下，重量越大價(jià)格越高，尤其是1克拉以上的優(yōu)質(zhì)紅寶石。3克拉以上屬非常稀見(jiàn)之品，5克拉以上就更不用說(shuō)了。造成大克拉紅寶石稀少的原因，是因?yàn)榘偃f(wàn)年前，在地心深處紅寶石的形成過(guò)程中，Cr賦予了它鮮艷的紅色，但與此同時(shí)，也是Cr元素造成了紅寶石晶體上的細(xì)紋和裂縫。因此，極少量的紅寶石晶體能在那樣的條件下生長(zhǎng)到足夠的大小并結(jié)晶形成。

紅寶石的鑒定步驟

1.辨別是否為替代品。在寶石鑒定中，首先要確定寶石的品種，尤其是面對(duì)紅寶石這種高檔寶石時(shí)更要注意，謹(jǐn)防相似紅色寶石如紅色尖晶石、鎂鋁榴石等冒充紅寶石。紅色尖晶石與紅寶石的區(qū)別在于紅色尖晶石顏色均一，無(wú)二色性。鎂鋁榴石同樣，顏色均一，也無(wú)二色性。此外，紅碧璽有氣液包體，可見(jiàn)棱面刻面重影。又如紅玻璃，有氣體包體，密度小，手掂輕，呈玻璃光澤。

相較以上幾種相似物，最易迷惑我們的是人造紅寶石，其在比重、硬度、顏色等方面與天然紅寶石極為相似。但是也有破綻，比如人造紅寶石過(guò)于完美，星光過(guò)于誘人，質(zhì)地太過(guò)勻凈，無(wú)天然雜質(zhì)，色勻又正，熒光性強(qiáng)，且常常顆粒較大，缺少自然感。

2.分析確定產(chǎn)地。不同產(chǎn)地的紅寶石具有不同的特征。緬甸紅寶石顏色呈鴿血紅色、玫瑰紅色等，顏色鮮艷而不均一，多色性明顯，呈紅色糖漿狀。常見(jiàn)星光效應(yīng)。常見(jiàn)的固體包體有尖晶石、方解石、榍石、赤鐵礦等，這些礦物多呈圓滑狀分布。泰國(guó)紅寶石顏色呈帶褐色調(diào)的紅色或玫瑰紅色，色帶與生長(zhǎng)紋平直，包裹體較少。斯里蘭卡紅寶石顏色淺，包體少，透明度好。越南紅寶石顏色呈淺粉色、粉紅色和玫瑰紅色，可見(jiàn)云霧狀包體。我國(guó)云南紅寶石顏色呈紅色和玫瑰紅色，含有氣液包體。不同產(chǎn)地的紅寶石價(jià)格差距很大。

3.判斷是否經(jīng)過(guò)加熱優(yōu)化。目前市面上所見(jiàn)80%～90%的紅寶石都是經(jīng)過(guò)熱處理的，可是筆者發(fā)現(xiàn)在很多鑒定證書(shū)上并不注明，一些無(wú)良商家就把這些紅寶石當(dāng)天然的賣(mài)。實(shí)際上，把紅寶石加熱到一定溫度時(shí)，可使其顏色得到改善，透明度提高，還可消除部分色帶和某些內(nèi)含雜質(zhì)，愈合某些裂隙，使本來(lái)較低品質(zhì)的紅寶石的觀感得到改善，國(guó)人俗稱(chēng)“燒過(guò)了”。但熱處理后的紅寶石不等于假寶石，只是對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化而已。這一技術(shù)在今天已十分普及，而業(yè)界內(nèi)其實(shí)也已經(jīng)接受紅寶石的加熱優(yōu)化。

經(jīng)熱處理的紅寶石，其內(nèi)部的針狀金紅石包裹體變得短而粗，并且部分已發(fā)生熔融。有些固態(tài)包裹體周?chē)梢?jiàn)到呈斷續(xù)圓環(huán)狀或不規(guī)則狀的應(yīng)力裂隙，這些裂隙在合適的光照條件下可見(jiàn)到干涉條紋。還可見(jiàn)氣液包裹體爆裂的現(xiàn)象。在寶石腰棱及其附近的小面上，亦常見(jiàn)熱處理形成的一些熔蝕坑和麻點(diǎn)。此外，仔細(xì)觀察，經(jīng)熱處理的寶石局部有顏色不均勻現(xiàn)象，紅色基底上有橙紅色的色斑。

4.是否經(jīng)染色處理。主要是采用擴(kuò)散處理技術(shù)染色。擴(kuò)散法是通過(guò)化學(xué)處理的手段，讓化學(xué)試劑中的氧化鉻涌入剛玉的晶格中去，從而使那些無(wú)色的剛玉產(chǎn)生紅色。雖然它的呈色機(jī)理與天然紅寶石完全一樣，而且也不會(huì)隨時(shí)間而褪色，但人們還是把這種方法視為一種后期處理，被這樣染色處理過(guò)的紅寶石不能等同于天然紅寶石。擴(kuò)散紅寶石的顏色呈不規(guī)則的蛛網(wǎng)狀、網(wǎng)狀、斑紋狀分布，寶石棱角處、裂隙處顏色深，其他地方顏色淺，可以在鑒定時(shí)重點(diǎn)觀察。

另一種染色處理的手段是試劑染色，是將無(wú)色或淡色裂隙發(fā)育的天然剛玉，加熱后浸入到染色劑中浸泡染紅。這種染色紅寶石的顏色不如天然紅寶石色彩自然，顏色發(fā)暗、發(fā)邪。將其浸入水中用放大40倍顯微鏡觀察，可見(jiàn)紅色染色劑在網(wǎng)狀裂隙中富集，即顏色沿裂隙分布。染色紅寶石在長(zhǎng)紫外線下無(wú)天然紅寶石所特有的紅色熒光，而是在裂隙發(fā)育處有黃色熒光，對(duì)短紫外線反應(yīng)不敏感。染色紅寶石的吸收光譜能力比天然紅寶石要弱，尤其是紅區(qū)的鉻線不清晰。其實(shí)，面對(duì)這類(lèi)染色處理，最簡(jiǎn)單的是用電子探針?lè)治銎浔砻婊瘜W(xué)成分就可發(fā)現(xiàn)染色劑的存在。