【正文】 了比較廣泛的研究，1943年，蘇聯(lián)學(xué)者拉扎連科夫婦發(fā)明研究了電火花加工技術(shù)之后，脈沖電源和控制系統(tǒng)的改進(jìn)促進(jìn)了這一技術(shù)迅速的發(fā)展，也就是用電阻、電容回路，即所謂的RC回路。沉積層保護(hù)氣基體火花 圖15 電火花沉積工藝示意圖比較性能 新型設(shè)備國(guó)產(chǎn)設(shè)備日產(chǎn)設(shè)備功率（W）140060~160900~1200電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方式旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)強(qiáng)化材料碳化物等WCCo碳化物等氣體保護(hù)氬氣——?dú)鍤馔繉雍穸龋é蘭） 200 30 150涂層表面連續(xù)涂層點(diǎn)堆積連續(xù)涂層 國(guó)內(nèi)沉積機(jī)的研制收到條件的限制，從五十年代開(kāi)始研制，但是并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。另外，保加利亞專家運(yùn)用非接觸電火花加工方法，利用獨(dú)立式脈沖電源的研制出了E型A系列產(chǎn)品，同時(shí)匈牙利等國(guó)也開(kāi)始生產(chǎn)此類產(chǎn)品。1964年，在摩爾達(dá)維亞科學(xué)院的應(yīng)用物理研究所，在基希涅夫?qū)嶒?yàn)工廠研制了機(jī)械化和手工操作沉積機(jī)系列，這些產(chǎn)品在前蘇聯(lián)的很多部門得到快速的應(yīng)用，如儀器制造、機(jī)器產(chǎn)品制造、工具等部門；七十年代，此研究部門利用晶體管脈沖發(fā)生器以及可控硅制造出了新型強(qiáng)化機(jī)產(chǎn)品，通過(guò)使用新型操作工具，改變了合金化控制方法[6]。 電火花沉積工藝的發(fā)展概況1943年，前蘇聯(lián)的拉扎連科夫婦發(fā)明了電火花強(qiáng)化技術(shù)，這種技術(shù)在很多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家得到推廣和應(yīng)用，效果顯著。為了提升經(jīng)濟(jì)價(jià)值，已磨損的機(jī)器零件、模具等的微量修補(bǔ)過(guò)程中不應(yīng)該花費(fèi)更多的資金去實(shí)現(xiàn)，而利用電火花加工，很好的的達(dá)到了技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性的結(jié)合。經(jīng)過(guò)電火花加工后，形成的沉積層具有特殊的作用，心部的組織和力學(xué)性能沒(méi)有改變，但是工件表面的化學(xué)性能、力學(xué)性能以及物理性能均得到提高，并且沉積層與基體的結(jié)合也非常緊密。電火花沉積技術(shù)作為一種表面強(qiáng)化工藝,具有獨(dú)特的的優(yōu)點(diǎn)，如強(qiáng)化層與母材通過(guò)冶金結(jié)合，加工過(guò)程中熱輸入量低，電極材料也容易選擇等，由于上述獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，電火花加工工藝在各領(lǐng)域都得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。物理氣相沉積需要蒸發(fā)源，真空等離子系統(tǒng)等，由于設(shè)備的價(jià)格較高，因此只適于濟(jì)效益較大的工件或者小型工件的處理。由于熱力學(xué)條件的限定，一般反應(yīng)的溫度較高，因此CVD的應(yīng)用范圍受到了一定的限制。氣相沉積主要包括CVD（化學(xué)氣相沉積）和PVD（物理氣相沉積）。等離子噴涂形成的特出涂層孔隙率較低，結(jié)合強(qiáng)度大。等離子弧焰流中心溫度很高，能達(dá)到30000K以上，因此作為噴涂材料必須保證在高溫下不分解才可以形成涂層。它是基于普通火焰噴涂工藝的一種新型加工工藝，與傳統(tǒng)的火焰噴涂相比，其火焰流速度可達(dá)超音速，并且能以很高的速度噴射到預(yù)處理后的基體表面形成涂層，因此孔隙率低，硬度較好，組織細(xì)化，涂層與基體的結(jié)合也更為緊密，耐磨性更高。方便現(xiàn)場(chǎng)修復(fù) 電弧噴涂設(shè)備可以手持，不是很復(fù)雜，只有送絲機(jī)，電源以及干凈的壓縮空氣機(jī)等，簡(jiǎn)便易行。在電弧噴涂系統(tǒng)一般包括電弧噴槍，控制裝置，送絲機(jī)，以及專用電源等。噴涂層的均勻性比較差，且圖層的孔隙率很高，結(jié)合強(qiáng)度不高，對(duì)于一些小面積的噴涂來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)性較差。殘余應(yīng)力的影響。 然而，熱噴涂技術(shù)也具有一些不容忽視的缺點(diǎn)，在其應(yīng)用方面也有一定的局限性。VA電源電鍍筆手柄陽(yáng)極電刷鍍液工件電鍍液收集盤(pán)+—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，金相組織也不容易發(fā)生變化；沉積速度快，利用效率高，生產(chǎn)率也得到提升；設(shè)備輕便，可以在工件現(xiàn)場(chǎng)隨意的移動(dòng)，能夠解決一些大型、重型零件修復(fù)的難題；鍍層的種類繁多，可用于銅、鐵、金、錫等金屬的刷鍍，也可沉積多用途的合金鍍層，單金屬以及組合鍍層等，用途廣泛，并且加工后不需要機(jī)械加工，非常方便； 然而，電刷鍍技術(shù)的應(yīng)用也有一定的限制，也有其局限性，其缺點(diǎn)包括：加工過(guò)程中的電源必須是專用的，有嚴(yán)格的限定；高強(qiáng)度鋼的電刷鍍加工過(guò)程后，為了避免氫脆的發(fā)生必須在加工結(jié)束后進(jìn)行烘烤；被刷鍍面具有一定的形狀，陽(yáng)極的工作面應(yīng)盡量與其一致，因此需要根據(jù)鍍件表面的形狀把電鍍筆制成相應(yīng)的樣式，過(guò)程較為復(fù)雜；電解液在現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)時(shí)不易收集，有些電解液是有毒的，這些有毒的電解液從工件表面流落到地面上，會(huì)對(duì)土壤造成污染。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。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。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?？刮g性和抗高溫氧化性的提高。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。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。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。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。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。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。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??；通過(guò)金相照片可以看見(jiàn)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。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。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(kāi)裂等引起產(chǎn)品不合格的事故時(shí)有發(fā)生。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。 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。 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。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。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。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。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。 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。 熱噴涂技術(shù)，是一種將非金屬或金屬噴涂材料在燃燒能、電能等熱源的作用下達(dá)到熔化或半熔化狀態(tài)，并以較快的速度噴射沉積，在基體表面形成涂層的技術(shù)。其缺點(diǎn)主要有：操作者必須要有一定的防護(hù)裝置。熱噴涂加工過(guò)程中涂層內(nèi)會(huì)產(chǎn)生產(chǎn)生殘余應(yīng)力。熱噴涂技術(shù)主要可分為以下三種： （一）電弧噴涂 電弧噴涂是利用高速氣流對(duì)霧化的金屬離子進(jìn)行加速，使這些高速離子噴向工件表面形成涂層的加工技術(shù)。電弧噴涂工藝經(jīng)過(guò)不斷的發(fā)展革新，已經(jīng)可以制造出高質(zhì)量的涂層，其性能甚至比等離子噴涂更為優(yōu)異。 1直流電源 2絲盤(pán) 3金屬絲 4送絲滾輪 5導(dǎo)電 6導(dǎo)電嘴 7空氣噴嘴 8壓縮空氣 9電弧 10噴涂粒子流 11涂層 12工件 圖12 電弧噴涂示意圖（2） 火焰噴涂 火焰噴涂加工常常采用乙炔氧氣作為熱源，在工作過(guò)程當(dāng)中，噴槍料斗中的粉末從進(jìn)粉口流向乙炔氧氣燃燒的焰流中心區(qū)，在氣流的推動(dòng)作用下，熔化或半熔化狀態(tài)下的粉末持續(xù)不斷的沉積到基體的表面，從而在基體表面形成連續(xù)的涂層。然而，噴涂過(guò)程中噴槍堵塞也成為這一工藝要解決的一大難題。 等離子噴涂工藝具有以下特點(diǎn):工藝穩(wěn)定性良好。工件不易變形。利用氣相沉積技術(shù)，可對(duì)一些金屬進(jìn)行裝飾鍍膜，為金屬表面鍍一層外觀良好的金屬膜；可以在高速鋼表層制備耐磨、耐腐蝕、耐氧化的TIC薄膜；也可制備光敏、光電轉(zhuǎn)換、熱敏等功能性薄膜。另外，很多CVD處理的工具需要重新加熱，并且此工藝經(jīng)過(guò)氣密減壓反應(yīng)容器后的排出物有害人類的身體健康，也會(huì)污染環(huán)境。上述PVD（物理氣相沉積）、CVD（化學(xué)氣相沉積）、化學(xué)表面熱處理、熱噴涂等表面強(qiáng)化加工工藝均可以提高零件的耐磨性、耐腐蝕性以及硬度等性能，可以提高產(chǎn)品的使用壽命。本文旨在研究電火花表面強(qiáng)化技術(shù)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析研究其組織結(jié)構(gòu)和性能。在工件表面，甚至能形成顯微硬度高達(dá)1000~1700HV的白亮層，同時(shí)還有過(guò)渡層形成。 電火花沉積技術(shù)是一種星新材料表面強(qiáng)化技術(shù)，在提高零件表面耐腐蝕性、耐磨性、耐氧化性方面具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不僅可以用于刀具、模具以及各種工具等工藝，而且在一些軍事機(jī)械以及核反應(yīng)堆等高端零件上面的應(yīng)用也具有非常良好的前景。50年代中期,這一技術(shù)改進(jìn)為電阻電感電容等回路。據(jù)數(shù)字統(tǒng)計(jì)，前蘇聯(lián)在1978～1 979年應(yīng)用的37臺(tái)中M78型強(qiáng)化設(shè)備，總共節(jié)約了高達(dá)40萬(wàn)盧布的資金。 九十年代后，電火花沉積強(qiáng)化技術(shù)在日本得到很大發(fā)展。七十年代，國(guó)內(nèi)一些單位重新關(guān)注電火花強(qiáng)化技術(shù)在模具和刀具的方面的應(yīng)用，并在此方面進(jìn)行了研究。50年代中期,這一技術(shù)改進(jìn)為電阻電感電容等回路。20世紀(jì)70年代，高低壓，多回路脈沖幅度脈沖和可調(diào)波形脈沖功率的出現(xiàn)，使得表面粗糙度，加工精度和降低工具電極損耗的復(fù)合脈沖等出現(xiàn)了新的進(jìn)展。到90年代，多軸控制和換刀裝置（ATC）技術(shù)廣泛的使用。最近，電火花沉積(ElectroSpark Deposition)等新工藝的出現(xiàn)，是在一些傳統(tǒng)表面加工工藝