1、第十章 工程材料的表面熱處理 第一節(jié) 概述 一、材料表面處理的目的 1、提高材料的耐腐蝕性或抗高溫氧化性 2、提高工件耐磨、減磨、潤滑及抗疲勞性 3、防止金屬材料及其制品在生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和使用過程中發(fā) 生銹蝕 4、根據(jù)需要賦予表面特殊的功能，如絕緣、導(dǎo)電等 5、賦予金屬或非金屬制品表面優(yōu)美外觀 6、修復(fù)腐蝕或腐蝕損壞的工件,二、表面處理方法的分類,（一） 表面強(qiáng)化處理 通過材料表層的相變、改變表層的化學(xué)成分、改變表層的應(yīng)力狀態(tài)以及提高表層的冶金質(zhì)量等途徑來改變性能，達(dá)到強(qiáng)化表面的目的。,常用的強(qiáng)化方法： 1、表面的覆蓋層強(qiáng)化法：氣相沉積層、鍍覆層、熱噴涂層等 2、表面形變強(qiáng)化法：噴丸、滾壓、擠壓等

2、產(chǎn)生 3、表面熱處理強(qiáng)化法：滲碳、表面淬火等 4、表面復(fù)合處理強(qiáng)化法,（二） 表面防腐、保護(hù)處理 電鍍、化學(xué)鍍、熱浸度、化學(xué)氧化、磷化等 （三）表面裝飾加工 表面拋光、金屬著色、光亮鍍層和美術(shù)裝飾漆膜等,三、表面預(yù)處理 1脫脂 堿溶液脫脂 有機(jī)溶劑脫脂 金屬清洗劑 2除銹 機(jī)械除銹 化學(xué)除銹 電化學(xué)除銹 3其他表面預(yù)處理 氧化處理 磷化處理,化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù),就是通過化學(xué)或電化學(xué)手段使金屬表面 形成穩(wěn)定的化合物膜層的技術(shù), 優(yōu)點(diǎn):工藝簡單,操作方便. 一.氧化處理 將鋼鐵工件放入某些氧化性的溶液,工藝流程,脫脂-清洗(熱水)-清洗(流動(dòng)水)-酸洗-清洗-氧化-清洗(回收槽中) -清洗-浸漬-清洗

3、(熱水) -干燥-檢驗(yàn). 脫脂除銹清洗-氧化-清洗-干燥,電鍍的定義,電鍍是在電解液中使零件表面鍍上一層金屬薄層，起到保護(hù)和裝飾作用，有時(shí)也可用于零件的部分修復(fù)。 電鍍必須首先對(duì)工件進(jìn)行預(yù)處理，去除表面的雜質(zhì)和銹蝕并沖洗干凈,電鍍的應(yīng)用性,電鍍可在鋼鐵材料、鋁、鋅等非鐵金屬、粉末冶金工件、塑料、陶瓷、玻璃等各種材料上進(jìn)行。電鍍可以鍍銅、鎳、鉻、鋅等單一金屬，也可鍍銅錫合金、錫鎳合金等各類合金，還可以使金屬與不溶性非金屬固體微粒(或其他金屬微粒)共同沉積形成復(fù)合鍍層。電鍍不受工件大小和批量的限制，所以電鍍的適應(yīng)性很強(qiáng)。,電鍍的作用,電鍍的作用有：修復(fù)磨損零件、增大零件尺寸；覆蓋耐磨性鍍層，提高耐

4、磨性；提高零件的耐腐蝕性；提高零件表面美觀裝飾性；其他特殊用途，例如防止局部滲碳的鍍銅、防止局部滲氮的鍍錫、提高零件導(dǎo)電性能的鍍銀等。,電刷鍍(又稱刷鍍、無槽鍍或涂鍍)多用于對(duì)金屬材料的表面防護(hù)、表面強(qiáng)化、加工超差零件和磨損報(bào)廢零件的修復(fù)以及金屬與非金屬制品的表面裝飾等。 電刷鍍是以專用直流電源為能源，通過浸有鍍液的鍍筆在被鍍工件表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使鍍液中的金屬離子在被鍍工件表面放電結(jié)晶而形成鍍層 電刷鍍是從普通電鍍中發(fā)展出來的一項(xiàng)新技術(shù)，它具有傳統(tǒng)電鍍不具備的許多優(yōu)點(diǎn)。,電刷鍍優(yōu)點(diǎn),(1) 此法區(qū)別于槽鍍(普通電鍍)的最大工藝特點(diǎn)是鍍筆與被鍍工件必須保持一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，從而使電鍍過程中散熱

5、良好，不會(huì)引起工件變形和組織的變化。 (2) 即便使用比槽鍍大幾倍到幾十倍的電流密度也不易使工件過熱，仍然能得到均勻、致密、結(jié)合良好的高質(zhì)量鍍層。其鍍覆速度比槽鍍快550倍，而能耗僅為槽鍍的十幾分之一到幾十分之一。,電刷鍍優(yōu)點(diǎn),(3) 電刷鍍不但可以鍍覆所有槽鍍能鍍的金屬和非金屬(如石墨)，而且能鍍覆許多槽鍍不能得到或難以鍍覆或成本極高的貴金屬(如金、銀、錫、鎳、鉑、銠、鉻、鈷)、軟金屬、成分比可隨意變化的合金鍍層以及有外加粒子的復(fù)合鍍層。目前，國內(nèi)能供應(yīng)的鍍層種類已超過100種，并且仍在以很快的速度增加。其中鎳、鎢、鈷及其合金鍍層其硬度可超過600HV，具有極高的耐磨性及耐蝕性。,電刷鍍優(yōu)點(diǎn)

6、,(4) 鍍層厚度尺寸范圍寬且易于控制。刷鍍能獲得0.011 mm的鍍層，當(dāng)修復(fù)工件上的凹槽和擦傷時(shí)，鍍層厚度可達(dá)3mm，而鍍層尺寸的控制精度可達(dá)0.0lmm。 (5) 電刷鍍不需要鍍槽，鍍筆所到之處均能形成鍍層，因而可以對(duì)局部或整體進(jìn)行鍍覆，甚至可以在機(jī)械不分拆、不遮蔽的條件下施鍍。由于電刷鍍的設(shè)備簡單便攜，非常適宜于在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大型設(shè)備的局部表面進(jìn)行修復(fù)。,電刷鍍優(yōu)點(diǎn),(6) 投資少，成本低，對(duì)環(huán)境污染微弱。其設(shè)備僅一臺(tái)電源和一些鍍筆，只要更換不同性能的鍍液就可得到數(shù)十種鍍層。鍍覆貴金屬時(shí)電刷鍍就更顯得經(jīng)濟(jì)。刷鍍?nèi)芤翰缓杌锏榷酒?，且可循環(huán)使用，消耗量小，不致因大量廢液排放而造成污染。,電刷

7、鍍應(yīng)用,電刷鍍目前已在航空、機(jī)電、冶金、礦山、交通、化工、電子等工業(yè)部門以及軍械、坦克、艦艇等諸方面得到了廣泛應(yīng)用。其明顯特點(diǎn)是從傳統(tǒng)的維修工作向表面強(qiáng)化、表面防蝕、表面精飾等方向發(fā)展，從一般零件修復(fù)擴(kuò)展到特大型、超小型以及工藝形式的多樣化等方面。例如，在功能性方面，刷鍍工藝除在耐化學(xué)腐蝕和電化腐蝕方面應(yīng)用外，還可在耐高溫腐蝕方面獲得應(yīng)用。,電刷鍍應(yīng)用,實(shí)踐證明，刷鍍層也可提高模具鋼的熱疲勞性能以及中等載荷下某些機(jī)件的接觸疲勞性能。另外，它還可用來修復(fù)大型擠壓機(jī)柱塞、造紙機(jī)的大型烘缸、自動(dòng)螺母冷墩機(jī)主軸和模具小孔等。一般來說，若沉積厚度小于0.2 mm，采用刷鍍比其它維修方法好，不僅沉積速度快

8、，而且鍍鉻層質(zhì)量優(yōu)良。目前，我國在液流電鍍鉻工藝方面處于國際領(lǐng)先地位。,涂裝,利用噴射、涂飾等方法，將有機(jī)涂料涂覆于制件表面并形成與基體牢固結(jié)合的涂覆層過程稱為涂裝。涂裝可以用來保護(hù)物體表面免受外界(空氣、水分、陽光及其他腐蝕介質(zhì))侵蝕；在物體表面增添一層硬膜，減輕表面磨損；掩飾表面缺陷，美化物體，并賦予各種豐富的色彩，改善外觀。此外，還可以在特殊情況下起特殊的作用，例如色彩偽裝、防紅外偽裝、電氣絕緣和船體防菌藻、防污涂層等。,涂料的組成,涂料一般由四部分組成，即成膜材料、顏料、溶劑和助劑。,1成膜材料,成膜材料是涂料中形成漆膜的主要物質(zhì)，它主要是以天然或合成樹脂為基礎(chǔ)的油脂、天然樹脂、酚醛樹

9、脂、瀝青、醇酸樹脂、丙烯酸脂、環(huán)氧樹脂等十八大類。,2顏料,顏料是不溶于水或油的微細(xì)粉末狀有色物質(zhì)，能使漆膜具有一定的遮蓋能力，增加色彩、裝飾和保護(hù)作用，還能防紫外線穿透，防涂層老化、增強(qiáng)漆膜的耐磨性等。,3溶劑的作用,溶劑的作用是使涂料始終保持溶解狀態(tài)，調(diào)整涂料的粘度，便于施工；使漆膜具有均衡的揮發(fā)速度以達(dá)到漆膜的平整與光澤；消除漆膜的針孔、魚眼、刷痕等疵病。,助劑的作用,助劑是為了改善施工性能和其他特殊性能的附加物質(zhì)，例如表面活性劑改善顏料的分散性，防沉淀劑防止顏料沉淀，此外還有紫外線吸收劑、防霉劑、增滑劑、消泡劑等,涂裝工藝方法,涂料的涂裝工藝方法很多，其中常用的方法有浸涂法、噴涂法、淋涂法、靜電噴涂法、電泳涂裝法、粉末涂裝法和輥涂法等,激光表面改性,激光表面改性技術(shù)主要有激光淬火、激光表面合金化、激光熔覆和激光噴涂等。盡管具體方法各異，但大多有以下共同特點(diǎn)：材料表面改性層厚度足以適應(yīng)某些機(jī)