简述表面工程技术

   2020-09-01 互联网彭杰19150
核心提示:1.1传统表面技术及发展 传统的表面强化技术如表面淬火、表面渗碳、氮化等属于热处理工艺的一部分,是比较
   1.1传统表面技术及发展  
    传统的表面强化技术如表面淬火、表面渗碳、氮化等属于热处理工艺的一部分,是比较古老的表面强化工艺。但是这些工艺仍在发展。如表面化学热处理从液体法发展到气体法,目前又发展了真空化学热处理和离子轰击化学热处理;表面淬火由传统的中频淬火、高频淬火又发展了激光加热表面淬火;传统电镀工艺与近代激光技术结合形成了激光电镀等等。   
    1.2表面工程技术分类  
    通常将表面工程技术分为表面涂镀技术、表面扩渗技术和表面热处理三个领域。表面涂镀技术是将液态涂料敷在材料表面,或者是将镀料原子沉积在材料表面,从而获得晶体结构、化学成分和性能有益于基体材料的涂层或镀层。此类技术有有机涂装、热浸镀、热喷涂、电镀、化学镀和气相沉积等:表面扩渗技术是将原子渗入(或离子注入)基体材料的表面,改变基体表面的化学成分,从而达到改变其性能的目的,它主要包括化学处理、阳极氧化、表面合金化和离子注入等。表面热处理技术是通过加热或机械处理,在不改变材料表层化学成分的情况下,使其结构发生变化,从而改变其性能。常用的表面处理技术包括表面淬火、激光重熔和喷丸等。   
    1.3一些新兴发展的表面工程技术   
    1.3.1热喷涂技术  
    热喷涂是采用专用设备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并喷射到机件表面,形成覆盖层。最初发展的是线材喷涂,而后出现了火焰粉末喷涂技术,火焰喷焊工艺:20世纪50年代发展了爆炸喷涂和等离子喷涂,近年又有了超音速喷涂和激光喷涂。目前各种热喷涂技术均已成熟,不仅能喷涂金属、复合陶瓷与金属陶瓷,还能喷涂塑料及复合材料,应用范围逐渐扩大。加热喷涂技术是一个涉及金属学、陶瓷学、高分子化学、表面物理、表面化学、流体力学、传热学、等离子物理等学科的交叉边缘科学。   
    1.3.2气相沉积  
    气相沉积按机理分为物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。物理气相沉积是利用真空蒸发、溅射、离子镀等方法沉积成膜;化学气相沉积是利用镀层材料的挥发性使化合物气体分解或化合反应后沉积成膜。其中真空蒸镀是在真空环境中把材料加热熔化后蒸发,使其大量原子、分子、原子团离开熔体表面,凝结在被镀件表面上形成镀膜;溅射镀膜是用高能粒子(通常是由电场加速的正离子)冲击固体表面时使固体表面的原子、分子飞溅出来沉积凝聚在被镀件表面形成薄膜:离子镀是在真空条件下,利用气体放电使气体或被蒸发物质离子化,在气体离子或被蒸发物离子轰击作用的同时,把蒸汽物或其反应物蒸镀在基体上。此外,还有等离子辅助化学气相沉积(PACVD)和等离子增强化学气相沉积(PCVD)。   
    1.3.3激光技术  
    激光表面处理是近二十年发展起来的新技术,主要有:激光涂镀,包括激光蒸镀、化学热处理、喷涂、电镀等;激光热处理;激光熔融等。利用激光可获得极高的加热和冷却速度,从而可制成微晶、非晶及其它一些奇特的、平衡相图上不存在的亚稳态合金,从而赋予材料表面以特殊的性能。   
    1.3.4离子注入  
   离子于注入是把工件放在离子注入机的真空靶室中,在几十至几百伏的电压下,把所需元素的离子注入到工件表面的一种工艺。金属经离子注入后,在其零点几微米的表面层增加注入元素和辐照损伤,从而使物理、化学性能发生显著的变化。离子注入有如下特征:a.原则上任何元素都可以注入任何基体金属中;b.注入一般是在常温真空中进行,表面无变形、无氧化,能保持原有尺寸精度和表面粗糙度,c.注入原子与基体金属之间没有界面,因而注入层不会有剥落问题。   
    1.3.5  复合技术     
    在各种表面技术发展的基础上,相互渗透、扬长避短,出现了一批复合技术。在金属材料领域中,复合技术大多是为涂镀耐磨层而开发的。例如有渗碳+液体渗铬、渗钒、渗硼等;液体渗硼+液体渗铬加化学气相沉积氮化钛:电镀铬牛离子注入氮:热喷涂牛激光重熔,电镀+热喷涂:热喷涂+电镀等等。  
 
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