培训表面处理知识全文案例分析电子版

表面技术表面技术是利用各种物理的、化学的或机械的方法，使金属获得特殊的成分、组织机构和性能的表面，以提高金属的使用寿命的技术，也称表面改性。表面技术的特点：•不必整体改善材料，只需进行表面改性或强化，可以节约材料。•可以获得特殊的表面层，如超细晶粒、多层结构层等，其性能远非一般整体材料可以比拟。•表面涂层很薄，涂层用料少，为了保证涂层的性能、质量，可以采用贵重稀缺元素而不会显著增加成本。•不但可以制造性能优异的零部件产品，而且可以用于修复已损坏、失效的零件。表面技术的分类表面技术按工艺过程特点可分为以下几类：•表面化学热处理•电镀及电刷镀•堆焊及热喷涂•高能密度处理•气相沉积一、电刷镀电刷镀不需镀槽，使用专门的镀液和阳极（镀笔），工件接电源负极、镀笔接正极，依靠浸满镀液的镀笔在工件表面擦拭获得镀层。在电流的作用下电镀液中的金属离子在阴极放电，发生还原反应、沉积为金属镀层，这就是金属电沉积。电刷镀技术正是利用了这一现象。电刷镀基本原理示意图电刷镀的应用1、修复工件修复范围包括生产制造缺陷、尺寸超差、表面局部磨损、划伤等。2、强化新工件表面使工件表面具有特殊的性能，如耐磨性、耐蚀性。3、作为精密加工的新手段如电刷镀一种特殊的新镀层，可使机械加工后的光洁度提高2~4级。二、热喷涂技术热喷涂技术是利用热源将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态，用高速气流将其吹成微小颗粒（雾化），喷射到工件表面，形成牢固的覆盖层的表面加工方法。这种方法可以使工件表面获得各种不同硬度、耐磨、耐蚀、抗氧化、润滑以及其他特殊物理化学性能。热喷涂技术特点1、涂层和基体材料广泛涂层材料目前已广泛应用的有：多种金属及其合金、陶瓷、塑料及其复合材料；作为基体的除金属和合金外，也可以是非金属的陶瓷、水泥、塑料甚至石膏、木材等，涂层材料和基体的配合，可以获得其他加工方法难以获得的综合性能。2、热喷涂工艺灵活热喷涂的施工对象可以小到几十毫米的内孔，又可以大到像铁塔、桥梁等大型构件。喷涂既可以在整体表面上进行，也可以在指定的局部部位上进行。3、喷涂层、喷焊层的厚度可以在较大范围内变化。其一般可以在0.5mm~5mm范围内变化。4、热喷涂有着较高的生产效率常用热喷涂技术1、火焰喷涂利用各种可燃性气体燃烧放出的热进行的热喷涂称火焰喷涂。2、电弧喷涂在两根由喷涂材料制成的丝材上加上交流或直流电压（30V~50V）,两根丝由送丝机构送进，当两丝端部接近时，空气击穿，产生电弧，使丝材熔化成液滴，由压缩空气将液滴高速吹向待喷涂工件表面，形成喷涂层。3、等离子喷涂利用气体导电（或放电）所产生的等离子电弧作为热源进行喷涂的技术叫等离子喷涂。气相沉积技术气相沉积技术是指从气相物质中析出固相并沉积在基材表面的一种新型表面镀膜技术。根据使用的原理不同，可分为化学气相沉积（CVD）及物理气相沉积（PVD）两大类。近年来，又发展出一代新型气相沉积技术，即等离子体增强化学气相沉积（PCVD）。化学气相沉积化学气相沉积是利用气态化合物在基体受热表面发生化学反应，并在该基体表面生成固态沉积物的过程。例如：气相的TiCl4与N2和H2在受热钢的表面形成TiN，而沉积在钢的表面得到耐磨抗蚀沉积层。物理气相沉积在真空环境中，以物理方法产生的原子或分子沉积在基材上，形成薄膜或涂层的方法称为物理气相沉积。PVD有各种各样的工艺方法，如：真空蒸镀、阴极溅射、离子镀等。等离子增强化学气相沉积用直流电场、射频电场或微波电场使低压气体放电得到等离子体，则可促进气相化学反应，在基材上沉积化合物涂层。这种技术叫等离子增强化学气相沉积。PCVD法与CVD法相比，处理温度要低些，可在非耐热性或高温下发生结构转变的基材上制备涂层，简化后处理工艺。四、激光表面改性1、激光相变硬化（激光淬火）高能密度的激光束照射工件，使其需要硬化的部位瞬时吸收光能并立即转化为热能温度急剧上升一旦停止激光照射，加热区因急冷而实现工件的自冷淬火。2、激光熔覆用激光在基体表面覆盖一层薄的具有特定性能的涂覆材料称为激光熔覆或激光熔涂。3、激光熔凝激光熔凝也称激光熔化淬火。将激光束加热工件表面至熔化到一定深度，自冷使熔层凝固，获得细化均质的组织和高性能。