最终在 600°C 下进行的热处理是决定性的制造步骤，它将原始的涂层转化为功能性、耐用的工程表面。此过程通常称为煅烧，不仅仅是为了干燥；它对于化学激活材料的光催化性能以及在涂层和基材之间形成永久结合是必需的。
核心要点 没有这种特定的热处理，涂层将保持化学惰性、结构薄弱并充满杂质。600°C 的处理对于将二氧化钛结晶成其活性的“锐钛矿”形式以及烧掉加工残留物至关重要，以确保材料按预期运行。
激活材料性能
高温处理的主要目的是改变涂层材料的原子结构，以释放其功能能力。
相变至锐钛矿
最初，涂层中的二氧化钛处于无定形（无结构）状态。这种状态的性能非常低。
600°C 的热处理迫使原子重新排列成一种称为锐钛矿相的特定晶体结构。该相至关重要，因为它具有组件有效运行所需的高光催化活性。
消除工艺残留物
通过溶胶-凝胶法等方法施加的涂层不可避免地含有有机粘合剂和残留溶剂。
高温会有效地烧掉这些有机残留物。此净化步骤会留下干净、坚固的陶瓷结构，确保污染物不会抑制涂层的化学反应性。
确保机械耐用性
除了化学激活之外，炉处理对于结构完整性也很重要。未经适当热处理的涂层很可能在机械上失效。
强化二氧化硅-二氧化钛基体
热处理促进涂层内部发生化学反应。
它增强了二氧化硅和二氧化钛组分之间的化学键合。这会形成一个内聚的复合材料，而不是松散的独立颗粒混合物。
与基材的附着力
也许此步骤最重要的机械功能是防止分层（剥落）。
高温能量在涂层与不锈钢基材之间建立了牢固的物理化学连接。这确保了即使在承受操作应力时，涂层也能保持附着。
理解权衡
虽然 600°C 是此应用的标准目标，但该过程需要严格控制以避免收益递减。
温度精度
达到正确的温度是一个平衡过程。如果温度过低，向活性锐钛矿相的转化将不完全，导致设备无效。
热应力管理
高温促进附着力，但也会在冷却阶段引起应力。
如果涂层的热膨胀与基材差异很大，快速的温度变化会导致开裂。需要控制加热和冷却斜坡以保持界面完整性。
为您的目标做出正确的选择
为确保您的组件满足性能要求，请考虑热处理如何与您的具体目标保持一致：
- 如果您的主要重点是光催化性能：确保炉温均匀达到 600°C，以保证无定形二氧化钛完全转化为活性的锐钛矿相。
- 如果您的主要重点是机械寿命：优先考虑在高温下的“保温时间”，以确保完全去除有机残留物并与不锈钢形成最大化的结合。
正确执行此热循环是临时装饰层和永久性、高性能功能表面之间的区别。
总结表：
| 工艺目标 | 600°C 下的机理 | 结果 |
|---|---|---|
| 相变 | 将无定形 TiO2 转化为结晶锐钛矿 | 高光催化活性 |
| 净化 | 烧掉有机粘合剂和溶剂 | 干净、反应性强的陶瓷表面 |
| 结构键合 | 交联二氧化硅-二氧化钛基体 | 高机械耐用性 |
| 附着力 | 建立牢固的基材-涂层界面 | 防止剥落和分层 |
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参考文献
- Supunnee Junpirom, Pattanapong Janphuang. TiO2/SiO2 Coated 310S Stainless Steel for Hydrogen Peroxide Generation via Photocatalytic Reaction. DOI: 10.55003/cast.2022.03.22.001
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
