【正文】 第十三章 材料表面技術(shù) 167。 材料表面技術(shù)概述 167。 電鍍和化學(xué)鍍 167。 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù) 167。 表面涂敷技術(shù) 167。 氣相沉積技術(shù) 167。 高能束表面技術(shù)簡(jiǎn)介 167。 材料表面技術(shù)概述 表面工程 是利用物理的、化學(xué)的、物理化學(xué)的以及機(jī)械的等工藝方法，使工件表面獲得可要求的成分、組織和性能，以提高產(chǎn)量質(zhì)量的工程。始于 20世紀(jì) 80年代 。 主要包括： （ 1） 熱處理 ， 表面淬火、化學(xué)熱處理等，以提高表面強(qiáng)度、硬度、耐磨性為主，常稱(chēng)為 表面硬化（強(qiáng)化）技術(shù) 。 （ 2） 化學(xué)粘接鍍、電鍍、轉(zhuǎn)化膜等 ，以提高耐蝕性為主，常稱(chēng)為 防護(hù)技術(shù) 。（ 1）、（ 2）有聯(lián)系有交叉，又相對(duì)獨(dú)立。 （ 3） 氣相沉積等 ，成為制造新材料、機(jī)件修復(fù)的手段。 一、材料表面技術(shù)的目的與作用 1. 提高材料的表面損傷失效抗力 2. 賦予材料表面某種（或多種）功能特性 3. 實(shí)施特定的表面加工來(lái)制造（或修復(fù)）零、部件 二、材料表面技術(shù)的應(yīng)用 1. 在結(jié)構(gòu)材料及工程構(gòu)件、機(jī)械零件上的應(yīng)用 2. 在功能材料及元器件上的應(yīng)用 3. 在新材料的研究與生產(chǎn)上的應(yīng)用 4. 在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用 167。 材料表面技術(shù)概述 三、表面技術(shù)的分類(lèi) 1. 表面覆層技術(shù) 2. 表面合金化技術(shù) 3. 表面組織轉(zhuǎn)變技術(shù) 四、材料表面技術(shù)的特點(diǎn) 1. 只需進(jìn)行表面改性或強(qiáng)化，可以節(jié)約材料。 2. 可以獲得特殊的表面層。 3. 表面涂層很薄，涂層用料少。 4. 可以用于修復(fù)已損壞、失效的零件。 167。 材料表面技術(shù)概述 ①充分發(fā)揮材料潛力。 六缸柴油機(jī) 曲軸噴丸 處理后強(qiáng)度提高 30％～ 38％。 冷作模具承受沖擊載荷大，其表面耐磨性與心部韌性之間的矛盾更加突出，經(jīng) 滲 B后表面耐磨性由高硬度的硼化物層承擔(dān)，再適當(dāng)?shù)靥岣呋鼗饻囟葘⒒w硬度降低到 60HRC以下，使心部韌性得到改善，既發(fā)揮了硼化物層的耐磨優(yōu)勢(shì)，又避免發(fā)生脆性斷裂，可使模具壽命延長(zhǎng)十幾倍。 氣相沉積如 CVD沉積 αAl2O3的硬質(zhì)合金，在 1000～1500℃ 時(shí)刃部仍保持高硬度，使用壽命比沉積 TiC、 TiN高 2倍。 167。 材料表面技術(shù)概述 表面工程功能 ②節(jié)約材料資源。 用鐵基粉末燒結(jié)成形后 滲鋅 ，代替銅制作彈子鎖芯，耐蝕性好，節(jié)約了大量銅。 用 低碳鋼滲鋁 ，代替高合金耐熱鋼制作滲碳罐，節(jié)約了鉻鎳資源并降低了成本。 英國(guó)汽車(chē)排氣系統(tǒng)采用 滲鋁 后，壽命比碳鋼延長(zhǎng)三倍。 鈷合金 Hs25葉片于 1205℃ 工作 2h后，因氧化起皮而失效，經(jīng) 鉻鋁共滲 后于 1205℃ ，工作 100h，僅失重 14g/cm2，表面剛剛起皮。 有人分析，船舶壽命周期一般為 20～ 30年，報(bào)廢時(shí)實(shí)際失效件只是一部分，大約還有 70％可以繼續(xù)工作，如果用表面強(qiáng)化處理其中一些薄弱部位，可使船舶壽命延長(zhǎng)到 30～ 35年，船舶的 全壽命周期 費(fèi)用降低 30％左右。 167。 材料表面技術(shù)概述 表面工程功能 ③制作新材料。 表面強(qiáng)化處理是制造復(fù)合材料的預(yù)處理手段。 ④維修與修復(fù)。 用刷鍍修復(fù)的坦克零件，耐磨性是原產(chǎn)品的 ； 刷鍍修復(fù)萬(wàn)匹馬力柴油機(jī)的定時(shí)齒圈； 熱噴涂處理運(yùn)輸船尾軸套； 用化學(xué)粘接高溫涂料修復(fù)船用柴油機(jī)排煙管等。 ⑤裝飾。 沉積 TiN代替黃金，化學(xué)鍍仿制各類(lèi)文物及裝飾品以及各類(lèi)涂料的裝飾等。 167。 材料表面技術(shù)概述 表面工程功能 風(fēng)電設(shè)備 表面處理 方案： （ 1）風(fēng)機(jī)葉片 ： 噴丸 強(qiáng)化 （ 2）風(fēng)電齒輪箱：低 Ra超精研磨 （ 3）風(fēng)機(jī)輪轂： 拋丸 處理 （ 4）風(fēng)機(jī)塔架： 拋丸 /噴砂 除銹等＋涂防腐涂層 167。 材料表面技術(shù)概述 噴丸 167。 材料表面技術(shù)概述 噴丸 167。 材料表面技術(shù)概述 噴丸 167。 電鍍和化學(xué)鍍 一、 電鍍 將零件作為陰極放在含有欲鍍金屬的鹽類(lèi)電解質(zhì)溶液中，通過(guò)電解作用而在陰極上（即零件）發(fā)生電沉積現(xiàn)象形成電鍍層。 （一）單金屬電鍍 （二）合金電鍍 （三）復(fù)合電鍍 （四）非金屬材料的電鍍 電鍍實(shí)驗(yàn)演示視頻 電鍍生產(chǎn)實(shí)例視頻 1 2 （ 1） 鍍 Mo顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī) QT缸體的耐磨性。 （ 2）汽油機(jī)鑄鋁活塞裙部外表面 鍍 Sn。 （ 3）活塞環(huán)用合金 ZT，第一道環(huán) 鍍 Cr，第二道環(huán) 鍍 Sn或 P化 。 （ 4）拉伸鋼質(zhì)零件，毛坯表面需 鍍 Cu或 P化 ，使毛坯表面形成一層隔離層，能儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑，具有自潤(rùn)性能。 （ 5） 電鍍黃銅（仿金電鍍）， 如 CuZn、 SnCuZn，可能到18K～ 24K黃顏色仿金電鍍層，可用于：燈飾、日用五金制品；汽車(chē)輪胎子午線鋼絲的電鍍，提高橡膠與鋼絲的結(jié)合強(qiáng)度；節(jié)約 Au，在鍍 Au前先鍍黃銅。 （ 6） 減摩鍍 — 軸承電鍍 ，電鍍軟金屬如 Sn、 Pb、 In等，在摩擦表面上改善磨合性能。 167。 電鍍和化學(xué)鍍 電鍍應(yīng)用 （ 7） 車(chē)身某些部位 ， 如 5門(mén) 1蓋 、 焊接形成的內(nèi)腔等 ， 不能上面漆 ， 甚至不能上電泳漆 ， 往往成了車(chē)身整體防腐蝕的薄弱點(diǎn) 。 可采用單面 鍍 Zn或雙面鍍 Zn鋼板 ， 翼子板 、 車(chē)頂蓋也可使用 Zn鋼板 。 鍍 Zn鋼板的鍍 Zn層 ～ 10μm。 雙面鍍 Zn板車(chē)身，使用壽命 12年。 中高檔轎車(chē) 白車(chē)身 一般使用 鍍 Zn板 ，但其表面粗糙度、清潔度影響鍍 Zn層附著力。 167。 電鍍和化學(xué)鍍 電鍍應(yīng)用 （ 8） 耐蝕鍍 ： ①鍍 Zn，如鍍 Zn鋼板；還可電鍍 Zn合金，如 ZnNi（ 13％）， Ni4Zn3金屬間化合物。 ②鍍 Sn，美麗的光澤，對(duì)含果實(shí)類(lèi)耐有機(jī)酸耐蝕能力很好，對(duì) Sn的釬焊性能好，用于食品罐頭盒、無(wú)線電接插件及引線等 元件。 ③鍍 Ni，常存在孔隙，需多層電鍍，用于汽車(chē)、儀表等。 ④鍍 Cu，用于多層電鍍的底層或中間層。 ⑤鍍 Mn，用于海水中混凝土鋼筋。 167。 電鍍和化學(xué)鍍 電鍍應(yīng)用 （ 9） 耐磨鍍： ① 鍍硬 Cr：用于耐磨性和修復(fù)磨損件、切削超差的工件。硬， 熱硬性好， μ小。 ②防護(hù)裝飾性鍍 Cr：中間鍍層為 Cu、 Ni、 CuSn、 NiFe等， 在鍍 Ni層上再鍍 Cr— 銀藍(lán)色鏡面鍍層。 ③鍍黑 Cr：用于照相機(jī)、武器等，采用不同鍍液。 ④鍍無(wú)裂紋 Cr（裂紋影響金屬腐蝕性能），由于鍍 Sn鋼板價(jià) 格上漲，用鍍 Cr鋼板 — 無(wú)錫鋼板 。 （ 10） 復(fù)合鍍 ：在金屬基體上分布一些高硬度氧化