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一張圖看懂金屬表面處理工藝

2019-04-28 08:45

表面處理是滿足產品的耐蝕性、耐磨性、裝飾或其他特種功能要求。 對于金屬鑄件,比較常用的表面處理方法是,機械打磨,化學處理,表面熱處理,噴涂表面等。


一、表面形變強化

表面形變強化指使鋼件在常溫下發生塑性變形,以提高其表面硬度并產生有利的殘余壓應力分布的表面強化工藝。


(一)拋噴丸

拋噴丸強化是將大量高速運動的彈丸噴射到零件表面上,猶如無數個小錘錘擊金屬表面,使零件表層和次表層發生一定的塑性變形而實現強化的一種技術。

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(二)滾壓處理

利用自由旋轉的淬火鋼滾子對鋼件的已加工表面進行滾壓,使之產生塑性變形,壓平鋼件表面的粗糙凸峰,形成有利的殘余壓應力,從而提高工件的耐磨性和抗疲勞能力。

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應用:圓柱面、錐面、平面等形狀比較簡單的零件


(三)表面脹光(擠光或擠壓)

表面脹光是在常溫下將直徑稍大于孔徑的鋼球或其他形狀的脹光工具擠過工件已加工的內孔,以獲得準確,光潔和強化的表面。

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二、表面覆層強化

表面覆層強化是通過物理或化學的方法在金屬表面涂覆一層或多層其他金屬或非金屬的表面強化工藝。


(一)金屬噴涂技術

將金屬粉末加熱至熔化或半熔化狀態,用高壓氣流使其霧化并噴射于工件表面形成涂層的工藝稱為熱噴涂。

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廣泛用于包括航空航天、原子能、電子等尖端技術在內的幾乎所有領域。


(二)金屬鍍層

在基體材料的表面覆上一層或多層金屬鍍層,可以顯著改善其耐磨性、耐蝕性和耐熱性,或獲得其他特殊性能。有電鍍、化學鍍、復合鍍、滲鍍、熱浸鍍、真空蒸鍍、噴鍍、離子鍍、濺射等方法。

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(三)金屬碳化物覆層~氣相沉積法

根據沉積過程的原理不同,氣相沉積技術可分為物理氣相沉積(PVD)和化學氣相沉積(CVD)兩大類。

1、物理氣相沉積(PVD)

物理氣相沉積是指在真空條件下,用物理的方法,使材料汽化成原子、分子或電離成離子,并通過氣相過程,在材料表面沉積一層薄膜的技術。

物理沉積技術主要包括真空蒸鍍、濺射鍍、離子鍍三種基本方法。

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2、化學氣相沉積(CVD)


化學氣相沉積是指在一定溫度下,混合氣體與基體表面相互作用而在基體表面形成金屬或化合物薄膜的方法。

由于化學氣相沉積膜層具有良好的耐磨性、耐蝕性、耐熱性及電學、光學等特殊性能,已被廣泛用于機械制造、航空航天、交通運輸、煤化工等工業領域。


三、表面熱處理

(一)表面淬火

表面淬火是指在不改變鋼的化學成分及心部組織情況下,利用快速加熱將表層奧氏體化后進行淬火以強化零件表面的熱處理方法。

表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理,常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。

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(二)感應加熱

利用交變電流在工件表面感應巨大渦流,使工件表面迅速加熱的方法。

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(三)火焰加熱

利用乙炔火焰直接加熱工件表面的方法。成本低,但質量不易控制。

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(四)激光加熱

利用高能量密度的激光對工件表面進行加熱的方法。效率高,質量好。

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激光表面強化可分為激光相變強化處理、激光表面合金化處理和激光熔覆處理等。

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(五)發藍和磷化

1、發藍

鋼材或鋼件在空氣-水蒸氣或化學藥物中加熱到適當溫度使其表面形成一層藍色或黑色氧化膜的工藝。也稱發黑。

常用于精密儀器、光學儀器、工具、硬度塊及機械行業中的標準件等。

2、磷化


工件(鋼鐵或鋁、鋅件)浸入磷化液(某些酸式磷酸鹽為主的溶液),在表面沉積形成一層不溶于水的結晶型磷酸鹽轉換膜的過程,稱之為磷化。

磷化廣泛應用于防蝕技術,金屬冷變形加工工業。




四、化學表面熱處理

化學熱處理是將工件置于特定介質中加熱保溫,使介質中活性原子滲入工件表層從而改變工件表層化學成分和組織,進而改變其性能的熱處理工藝。
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常用的化學熱處理:

滲碳、滲氮(俗稱氮化)、碳氮共滲(俗稱氰化和軟氮化)等。滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等。

發藍、磷化可以歸為表面處理,不屬于化學熱處理。

(一)滲碳和氮化
對比
滲碳
氮化
目的
提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度,同時保持心部良好的韌性。提高工件表面硬度、耐磨性及疲勞強度,提高耐蝕性。
用材
含0.1-0.25%C的低碳鋼。碳高則心部韌性降低。為含Cr、Mo、Al、Ti、V的中碳鋼。

常用

方法

氣體滲碳法、固體滲碳法、真空滲碳法
氣體氮化法、離子氮化法
溫度
900~950℃
500~570℃
表面厚度
一般為0.5~2mm不超過0.6~0.7mm
優點
--
溫度較低,硬度、耐磨性、抗疲勞性更高,耐蝕性更好,無需再熱處理, 可避免熱處理帶來的變形和其他缺陷
缺點
--
工藝復雜,成本高,氮化層薄
用途
廣泛用于飛機﹑汽車和拖拉機等的機械零件﹐如齒輪﹑軸﹑凸輪軸等。用于耐磨性、精度要求高的零件及耐熱、耐磨及耐蝕件。如儀表的小軸、輕載齒輪及重要的曲軸等。


五、表面潔化和裝飾

(一)拋光

拋光是對零件表面進行修飾的一種光整加工方法,一般只能得到光滑表面,不能提高甚至不能保持原有的加工精度,隨預加工狀況不同,拋光后的Ra值可達1.6~0.008 mm。

1、機械拋光

包括輪式拋光、滾筒拋光和振動拋光。

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2、化學拋光

將金屬零件浸入特制的化學溶液中,利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現象實現零件表面的拋光。


3、電化學拋光

電化學拋光與化學拋光類似,不同點是還要通以直流電,工件接陽報,產生陽極溶解,也是利用金屬表面凸起部位比凹洼部位溶解速度快的現象進行拋光的。


(二)涂裝

涂裝工藝

常見涂裝工藝有:刷涂、自動浸涂、手工噴涂(含高壓無氣噴涂)、淋涂、幕簾淋涂、流化床涂覆、輥涂、靜電噴涂等。

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電子郵箱:abrator@kai-tai.com.cn

   


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