【正文】 目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 選題的背景及意義 1 化學(xué)熱處理技術(shù) 1 電刷鍍技術(shù) 2 熱噴涂技術(shù) 4 氣相沉積鍍膜 7 電火花沉積 8 電火花沉積工藝的發(fā)展概況 9 電火花沉積的理論研究現(xiàn)狀 10 電火花沉積工藝的發(fā)展趨勢(shì) 12 13 研究?jī)?nèi)容 13 測(cè)試工具 13第二章 電火花沉積原理及沉積設(shè)備 14 電火花沉積原理、過(guò)程及特點(diǎn) 14 電火花沉積原理 14 電火花表面強(qiáng)化的沉積過(guò)程 14 電火花沉積強(qiáng)化的特點(diǎn) 15 沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu) 16 電火花沉積材料的選擇 17第三章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析 19 表面預(yù)處理 19 基材的選取與制備 20 試樣沉積 21 沉積層線切割 22 鑲樣處理 23 后期處理 24 實(shí)驗(yàn)方法 25 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 27 電火花沉積層顯微觀察 27 電火花沉積層成分分析 28 電火花沉積層相結(jié)構(gòu)分析 29 電火花沉積層隨時(shí)間變化規(guī)律.........................................................................29 本章小結(jié) 30第四章 結(jié) 論 32參考文獻(xiàn) 33致 謝 35附錄一 任務(wù)書 36附錄二 開題報(bào)告 39附錄三 中文譯文 47附錄四 外文原文 5538 / 42 摘 要 本文通過(guò)采用新型電火花沉積設(shè)備，以WCCo硬質(zhì)合金為電極材料，以H13鋼為基體材料進(jìn)行電火花沉積工藝實(shí)驗(yàn)。通過(guò)工藝試驗(yàn)，研究沉積時(shí)間對(duì)沉積層厚度的影響規(guī)律，用X射線衍射儀分析沉積層的組織結(jié)構(gòu)，通過(guò)硬度實(shí)驗(yàn)和抗磨損實(shí)驗(yàn)測(cè)定沉積層的硬度和抗磨損性能，得出電火花沉積時(shí)間對(duì)沉積層相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。 由實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，基材（H13鋼）在隨時(shí)間變化沉積時(shí)，沉積層厚度并不是隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而無(wú)限增厚,達(dá)到一定厚度后延長(zhǎng)沉積時(shí)間反而會(huì)使沉積層變薄；通過(guò)金相照片可以看見白亮層情況惡化，沉積層破碎減薄,孔隙較多,產(chǎn)生撕裂、碎化的傾向更嚴(yán)重,有的地方出現(xiàn)脫落現(xiàn)象,沉積層質(zhì)量較差；經(jīng)過(guò)電火花沉積強(qiáng)化后，沉積層的硬度和抗磨損性能提高。電火花沉積后組成工件和電極的各元素均發(fā)生擴(kuò)散和移動(dòng)，在極短的時(shí)間內(nèi)形成分布，工件元素和電極元素呈一定的梯度分布。 關(guān)鍵詞: 電火花沉積； WCCo沉積層；沉積層厚度；沉積時(shí)間 Abstract The new spark deposition equipment uses WCCo carbide as electrode materials, and H13 steel as substrate material to make spark deposition process experiments,which leads to a more indepth study about the organizational structure of the electric spark deposition layer. Through the process test, effect of deposition time on deposition layer thickness,microstructure of deposited layer by X ray diffraction,hardness and wear resistance of the experimental determination of the hardness of deposited layer experiment and wear resistance,the electric spark deposition time impact on phase structure of sedimentary layer. From the analysis of experimental results,the substrate(H13steel)in the change with time of deposition,deposition layer thickness and not with the extension of time and infinite thickening,prolong the deposition time reaches a certain thickness but will make the deposition layer bees thinner。through metallographic photos can see white bright layer condition worsens,sedimentary layer breaking thinning,pore more,have a propensity to tearing,breaking the more serious,shedding phenomenon appeared in some places,the poor quality of the deposition layer。After the electric spark deposition strengthening,coating hardness and abrasion elemental position of workpiece and electrode spark deposition occurred after the diffusion and distribution of mobile,formed in a very short period of time,a certain gradient distribution of workpiece and electrode elements are elements. Key words： spark deposition。 WCCo coatings；Sediment thickness。 deposition time 第一章 緒 論 選題的背景及意義 自改革開放以來(lái)，工業(yè)技術(shù)的發(fā)展極大的推動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起。其中，在各表面加工行業(yè)中，設(shè)備的表面由于長(zhǎng)期接觸高溫高壓，雨雪天氣，以及高速重載等相對(duì)惡劣的環(huán)境中，因此一些大型設(shè)備和關(guān)鍵設(shè)備的部件很容易收到侵蝕、磨損和破壞，對(duì)生產(chǎn)加工的進(jìn)度和精度等產(chǎn)生了極大的影響，也影響了經(jīng)濟(jì)效益。在以往，由于工具的加工表面以及一些細(xì)微零件的表面磨損失效，腐蝕，開裂等引起產(chǎn)品不合格的事故時(shí)有發(fā)生。因此，對(duì)于設(shè)備的表面，各行業(yè)都非常重視其性能，對(duì)其性能也提出了相當(dāng)高的要求。因此，為了增加經(jīng)濟(jì)效益，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，以及工具的壽命，對(duì)加工工具和零件的表面進(jìn)行強(qiáng)化處理已經(jīng)迫在眉睫，各行業(yè)也急需這方面技術(shù)的研究。在傳統(tǒng)的表面加工工藝研究中，很難達(dá)到目前加工行業(yè)的要求水準(zhǔn)，一種嶄新的表面強(qiáng)化處理技術(shù)呼之欲出。出現(xiàn)的技術(shù)之一是零件表面強(qiáng)化處理，這可以有效的提高零件和加工工具的使用壽命和實(shí)用性。在這技術(shù)當(dāng)中，激光、電子束表面處理，等離子表面熔敷，電刷度，熱噴涂，電火花沉積等都可以提高零件的耐磨性和可靠性，對(duì)于經(jīng)濟(jì)效益和規(guī)模效益的提升也是顯而易見的，因此得到了充分的開發(fā)和應(yīng)用。 在這些表面處理方法中，主要包括化學(xué)熱處理技術(shù)、電刷鍍技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、氣相沉積鍍膜技術(shù)等；近幾十年中發(fā)展起來(lái)的表面處理技術(shù)包括電火花沉積、熱噴涂、TD處理等都具有自己的優(yōu)勢(shì)和特色。面對(duì)眾多的表面處理技術(shù)，如何選擇成為一個(gè)問(wèn)題，因此，選擇一種技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合的表面強(qiáng)化技術(shù)已成為重中之重。 化學(xué)熱處理技術(shù) 化學(xué)熱處理是一種金屬熱處理工藝，目的是為了使零件的表層成分和組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，一般采用的是化學(xué)反應(yīng)，有時(shí)候也使用物理方法進(jìn)行輔助，最終使材料達(dá)到更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。一般來(lái)說(shuō)，很多的零件和加工工具長(zhǎng)時(shí)間工作在相對(duì)比較惡劣的環(huán)境，如雨雪環(huán)境、高溫、高壓等，很容易引起零件表面發(fā)生化學(xué)變化，從而導(dǎo)致零件表層磨損、開裂、腐蝕等問(wèn)題，從而使零件失效，加工精度降低。經(jīng)過(guò)化學(xué)熱處理后的零件表層由于發(fā)生了結(jié)構(gòu)和成分的變化，相當(dāng)于把表層替換成了一種新的深入合金元素的的物質(zhì)材料，而底部仍然是原始的母材。由于底部和心部之間結(jié)合緊密，耐磨性和實(shí)用性均得以提升，所以相對(duì)于電鍍等表面復(fù)護(hù)技術(shù)更具有優(yōu)勢(shì)，性能也更好。 化學(xué)熱處理的方法有很多，應(yīng)該根據(jù)性能的需要以及綜合經(jīng)濟(jì)性等各方面的影響因素來(lái)綜合選取。一般來(lái)講，熱處理的方法可用滲入元素來(lái)命名，如滲鋁、滲氮、滲碳、滲硼、滲硫等，也可以形成的化合物來(lái)命名，如硫氰共滲、碳氮共滲、碳（氮）化鈦覆蓋等。滲入不同的元素會(huì)產(chǎn)生不同的效果，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇。如要提高零件的耐磨性，可以考慮滲氮或者滲碳，既可以滿足質(zhì)量的要求，又比較節(jié)省資本投入。對(duì)于零件尺寸要求條件比較苛刻時(shí)，可以考慮滲氮處理，在低溫550℃左右的條件下進(jìn)行，可大大提高尺寸精度的要求，但是滲氮層的堆積比較緩慢，所需時(shí)間比較長(zhǎng)，因此也是一種不是很經(jīng)濟(jì)的方法。 化學(xué)熱處理的效果：疲勞強(qiáng)度的提升。利用滲碳、滲氮等表面熱處理工藝，可以有效的提高零件的疲勞強(qiáng)度，在零件表面強(qiáng)化的同時(shí)形成殘余壓應(yīng)力?？刮g性和抗高溫氧化性的提高。零件暴露在外，往往在空氣中收到腐蝕，而采用滲氮技術(shù)則可提高其耐腐蝕性能；同時(shí)，為了得到穩(wěn)定的保護(hù)膜，可以對(duì)鋼件進(jìn)行滲鉻、滲鋁等可有效提高溫、抗氧化性。耐磨性的改善。不同的鋼件采用化學(xué)熱處理后會(huì)得到不同的組織，例如，為了獲得合金鋼件的彌散硬化表層，也可用滲氮方法可實(shí)現(xiàn)；為了得到高碳馬氏體硬化表層，可以考慮采用鋼件滲碳淬火法。運(yùn)用這些方法得到的表層厚度可以達(dá)到相當(dāng)強(qiáng)的硬度。為了得到較高的耐磨性，也可在鋼件表面形成抗粘結(jié)薄膜，減磨等降低磨損程度。　 化學(xué)熱處理工藝包括參數(shù)的確定，化學(xué)成分和比例的確定，工件的準(zhǔn)備，滲透溫度和時(shí)間，滲透分解反應(yīng)過(guò)程控制，滲透程序和熱處理后冷卻，工件的化學(xué)清理，裝爐量等等。在滲碳中，按照滲碳劑的不同，具體可劃分為氣體滲、固體滲和液體滲碳，在實(shí)際加工生產(chǎn)過(guò)程中，體滲較為常用。滲碳零件必須淬火和回火，經(jīng)過(guò)滲碳處理后，零件的抗疲勞性和韌性得以提高，同時(shí)，表面強(qiáng)度和耐磨性也更好。滲碳過(guò)程中，應(yīng)用范圍的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)主要有：氣體滲碳操作方便，具有較高的生產(chǎn)效率，易于控制滲碳淬火后滲層的質(zhì)量，具有廣泛的應(yīng)用前景，可用于大規(guī)模生產(chǎn)，但需要操作很長(zhǎng)一段時(shí)間；液體滲碳操作簡(jiǎn)單，快速加熱，滲碳，淬火，直接適用于大批量生產(chǎn)，但大多數(shù)的滲碳劑是有毒的，如果工件表面沾有剩余的鹽，是需要清理的。固體滲碳時(shí)間長(zhǎng)，工作條件差，控制層質(zhì)量差，只適合適合小批量生產(chǎn)。 電刷鍍技術(shù) 電刷鍍（electrochemical machining ），是一種在工件表面利用電解的方法獲取鍍層的加工過(guò)程。通過(guò)電刷鍍加工，加工工件的耐磨性、耐腐蝕性、外觀性等得以改善，表面性能得以強(qiáng)化和提高，另一方面，表層的物理性能，如特殊光、電、磁、熱性能也得到改善，同時(shí)在機(jī)械配合、改變工件尺寸以及修復(fù)磨損、超差而報(bào)廢的工件等方面也有著特殊的功效，因此，這一技術(shù)被廣泛應(yīng)用在工業(yè)中。 電刷鍍技術(shù)是一種電化學(xué)鍍覆技術(shù)，加工過(guò)程中不需要鍍槽，其基本原理如圖1。電刷鍍的設(shè)備主要由刷鍍液、鍍筆和電源組成，在工作時(shí)，刷鍍時(shí)的陽(yáng)極，也就是直流電源的電極接鍍筆；刷鍍時(shí)的陰極，也就是工件，要接電源的負(fù)極。在加工過(guò)程中，沉積過(guò)程不能連續(xù)進(jìn)行，工件要與裹著浸滿鍍液包布的鍍筆以一定的壓力相接觸，在一定得電流和電壓環(huán)境下，兩者做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣就利用了電鍍液中的非金屬陽(yáng)離子或金屬在工件相接觸的部位產(chǎn)生極化反應(yīng)，從而發(fā)生電化學(xué)沉積，經(jīng)過(guò)堆積形成鍍層[1]。VA電源電鍍筆手柄陽(yáng)極電刷鍍液工件電鍍液收集盤+—圖11 電刷鍍技術(shù)示意圖 電刷鍍表面改性技術(shù)在鍍層的快速高效沉積方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)包括：維修質(zhì)量?jī)?yōu)異，工件不易變形，金相組織也不容易