铜及铜合金表面改性技术的研究进展
金属材料表面改性技术研究进展
金属材料表面改性技术研究进展近年来，金属材料表面改性技术一直是材料科学领域的研究热点，其应用范围已经涉及到了许多领域，如电子工程、航空航天、汽车制造、生物医药等。
本文旨在对金属材料表面改性技术的研究进展进行综述。
一、介绍金属材料表面改性技术是指通过对金属材料表面进行物理、化学处理等方式改善其表面性能的技术。
这种技术可以改变材料表面的光滑度、硬度、耐腐蚀性、润滑性、电磁性等性能，从而提高材料的使用寿命，减少对环境的影响，增加其应用价值。
二、表面改性技术分类（一）表面处理技术表面处理技术是最传统、最常用的表面改性技术之一。
通过硫酸酸洗、电解抛光等方式，可以去除金属材料表面的氧化皮、锈蚀等物质，从而达到提高材料表面质量的效果。
（二）溅射技术溅射技术是指将原材料置于真空环境下，通过高能离子轰击等方式将离子化原子释放出来，然后沉积到其它材料表面的一种表面改性技术。
该技术可以制备多种复杂合金、纳米材料、金属陶瓷等。
它可以实现从场发射材料到高熔点金属材料的溅射，并可在原位控制薄膜的组成和结构，被广泛应用于化工、电子、新能源、医疗等领域。
（三）化学镀膜技术化学镀膜技术是指将金属离子在化学药剂的作用下与基底表面反应形成合金膜的一种表面改性技术。
该技术具有着成本低、环保等优点，被广泛应用于金属材料的防锈、耐磨损、导电等领域。
（四）等离子体技术等离子体技术是指在气体放电离子化的过程中，产生离子体并加速其运动到基底表面沉积，形成一定的薄层的一种表面改性技术。
等离子体技术不但可用于制备单层和多层涂层、氮化膜、硅氮复合涂层、氧化膜等，还可用于制备具有特殊形状的材料，如微结构和纳米结构。
三、应用与展望金属材料表面改性技术的应用范围越来越广泛。
例如，表面处理技术可以应用于金属零件的美化和环保；溅射技术可以用于制备锂离子电池、太阳能电池等；化学镀膜技术可以应用于制备车用零部件、金属管道等；等离子体技术可以用于制备超硬薄膜、生物医学器械等领域。
金属表面处理的新技术与新进展
金属表面处理的新技术与新进展金属表面处理技术是一门综合性学科，涉及到材料科学、化学、物理学等多个领域。
随着科技的进步和工业的发展，对金属表面处理技术的要求也越来越高。
本文将重点介绍近年来金属表面处理领域的新技术和进展。
1. 等离子体技术等离子体技术是在高温、高能量的条件下，通过电离气体产生等离子体，利用等离子体中的高能电子、离子和自由基等活性粒子对金属表面进行改性和处理的一种技术。
等离子体技术具有处理速度快、效果好、可控性强等优点，可以实现金属表面的清洁、刻蚀、氧化、涂层等处理。
2. 激光技术激光技术是利用高能量的激光束对金属表面进行处理的一种技术。
激光技术具有能量密度高、聚焦性好、加工精度高等优点，可以实现金属表面的精密加工和微结构制造。
近年来，激光技术的应用范围不断扩大，包括激光切割、激光焊接、激光打标、激光雕刻等。
3. 电化学技术电化学技术是利用电解质溶液中的电场作用，使金属表面发生化学反应，实现金属表面的处理和改性。
电化学技术具有处理效果稳定、可控性强、环保等优点，广泛应用于金属的腐蚀防护、表面涂层、表面硬化等领域。
4. 纳米技术纳米技术是利用纳米材料的特殊性质，对金属表面进行处理和改性的一种技术。
纳米技术可以实现金属表面的纳米结构制造，具有提高金属表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等优点。
近年来，纳米技术在金属表面处理领域的应用得到了广泛的关注和研究。
5. 生物表面处理技术生物表面处理技术是利用生物体的特殊性质，对金属表面进行处理和改性的一种技术。
生物表面处理技术可以实现金属表面的生物功能化，具有提高金属表面的生物相容性、抗菌性等优点。
生物表面处理技术在医疗、生物制造等领域具有广泛的应用前景。
以上介绍了金属表面处理领域的一些新技术和新进展。
这些技术和进展为金属表面的处理提供了更多的选择和方法，也推动了金属表面处理技术的发展和创新。
后续内容将详细介绍每种技术的原理、应用实例和发展趋势等。
6. 紫外光固化技术紫外光固化技术是利用紫外光的能量，使金属表面的涂层材料在短时间内快速固化的一种技术。
铜及铜合金化学抛光工艺的改进
铜及铜合金化学抛光工艺的改进铜及铜合金化学抛光工艺的改进摘要：由于铜及铜合金的表面比较脆，加工困难，所以应用较多的方法是用化学抛光来改善表面质量。
本文介绍了铜及铜合金化学抛光的原理、工艺及改进方法。
关键词：铜，铜合金，化学抛光，改进1. 绪论近年来，铜及铜合金被广泛应用于汽车、航空、科技、医疗、家电等各个领域，其主要原因在于铜及铜合金具有良好的导电性、抗腐蚀性、易加工以及低成本等特点。
然而，由于铜及铜合金的表面比较脆，加工困难，所以应用较多的方法是用化学抛光来改善表面质量。
本文的主要内容是介绍铜及铜合金化学抛光的原理、工艺及改进方法。
2. 化学抛光工艺化学抛光是一种改善金属表面外观的技术，它的工艺可以分为三个阶段：一是化学溶剂去除金属表面的污渍；二是用一种中和剂对铜及铜合金表面进行处理；三是用腐蚀性溶液和钢丝布进行化学抛光。
在这一工艺过程中，主要关注的重点是表面净化、腐蚀剂的选择和抛光参数的调整。
一般来说，化学抛光因处理温度和抛光深度的不同而有些不同。
如果温度偏低，则铜及铜合金表面处理时会很不稳定，结果会有明显的表面不平或污渍等缺陷；如果温度偏高，则会使表面处理较柔和，出现较少的缺陷，但是会使抛光表面失去光泽。
此外，抛光深度也会影响表面质量，如果抛光深度过大，则会使表面损坏；如果抛光深度不够，则会使表面的光泽度和表面粗糙度增加。
3. 改进技术为了提高铜及铜合金的表面质量，采用不同的改进技术是必要的，其中一些是：（1）改善清洗工艺。
在化学抛光之前，铜及铜合金表面的污渍必须被清洗净。
为了改进清洗工艺，应使用更有效的清洗剂，如碱性清洗剂、有机溶剂清洗剂或磷酸盐清洗剂。
（2）选择腐蚀性溶液。
不同物料的表面处理看到不同结果，所以必须选择合适的腐蚀性溶液来改善抛光表面的质量。
（3）改变参数。
为了提高抛光表面的光泽，必须更改抛光参数，如抛光时间、温度和抛光深度。
4. 结论铜及铜合金的表面质量往往是影响其加工效果的重要因素。
金属材料表面改性技术的研究进展
金属材料表面改性技术的研究进展随着经济的快速发展，金属材料在现代工业中已经不可或缺。
然而，由于许多金属材料的表面易受腐蚀和磨损的影响，对表面改性技术的研究越来越受到重视。
在过去的几十年中，金属表面改性的研究范围不断扩大，许多新的表面改性技术被提出并得到了广泛的应用。
现今已有涂层技术、电化学处理、离子注入、等离子修饰等多种表面改性技术，下面将逐一介绍。
涂层技术涂层技术是一种将抗磨损、防腐蚀、隔热等涂层或薄膜施加在金属表面的方法。
近年来，纳米技术的发展使得制备高性能涂层技术成为可能。
例如，利用磁控溅射和物理气相沉积制备的TiAlN和TiN涂层，经过N浓度高至1%的离子注入处理后，其磨损性能和硬度都得到了极大的提高。
转移渗透涂层技术也是近年来应用广泛的一种涂层技术，其主要是利用溶液沉积、界面反应、扩散控制等过程将多种材料的微细颗粒附着在基底上，并形成复杂的梯度结构。
该技术可制备具有高强度、高耐磨性、高温稳定性的涂层，广泛应用于航空、军事、电子等领域。
电化学处理电化学处理是指将外加电势作用下，利用电解质和电极的反应，对金属表面进行改性的一种技术。
这种技术有整流氧化、阳极氧化、阳极氧化着色等几种，其中阳极氧化应用最为广泛，该技术能增强金属表面的耐磨性、耐腐蚀性和硬度。
例如，对纯铝板进行阳极氧化处理，可获得具有自润滑效果的膜层，该膜层可与防腐涂层组合，显著提高耐蚀性能。
离子注入离子注入是指利用加速器加速离子束，并将其注入到材料表层，从而改变材料的化学与物理性质。
这种技术不仅能提高材料的表层耐磨性和耐腐蚀性，还能改变材料的电性能和光学性能等，目前已应用于半导体、光电子、微电子、磁存储等领域。
例如，通过氮、碳等离子注入材料表层，不仅可形成具有较高硬度和耐磨性的膜层，而且还可使材料表层具有了金刚石的硬度、电、热等性质。
等离子修饰等离子修饰是指利用等离子体对金属材料表面进行化学反应，形成一定厚度的薄膜来改善金属材料性能的一种表面改性技术。
金属材料表面改性技术研究
金属材料表面改性技术研究金属材料表面改性技术是一种将物体表面进行物理或化学处理，以增强其表面性能和性质的技术。
随着现代科学技术的不断发展，金属材料表面改性技术已成为现代制造业的一个重要组成部分。
一、金属材料表面改性技术的概述目前，金属材料表面改性技术主要包括机械加工、光照处理、等离子体镀膜、电化学处理、离子注入、激光处理、等等。
其中，机械加工是一种通过机械方式对材料表面进行加工的方法。
光照处理则是指通过光照或激光束对金属表面进行处理。
等离子体镀膜技术是一种通过等离子体对金属表面进行处理的方法，其基本原理是在反应室内加入气体，产生等离子体，并将其沉积在材料表面上。
电化学处理技术则是一种通过电解的方式对金属表面进行处理的方法。
离子注入技术主要使用离子束对金属表面进行改性。
激光处理技术是利用激光束对材料表面进行加工处理的技术。
二、金属材料表面改性技术的应用金属材料表面改性技术在航空航天、军事、电子、汽车、机械等领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，金属材料表面改性技术可以增加飞机的机翼性能、提高超音速飞机抗热能力、改善发动机推进性能。
在军事领域，金属材料表面改性技术可以提高建筑结构的强度和抗震能力、改善军备装备的性能和可靠性。
在电子领域，金属材料表面改性技术可以提高电子元器件的导电率和耐腐蚀性。
在汽车领域，金属材料表面改性技术可以增强汽车零部件的硬度、强度和耐磨性，降低汽车排放的排放量。
在机械领域，金属材料表面改性技术可以提高机械元器件的强度和耐蚀性。
三、金属材料表面改性技术的发展趋势未来的金属材料表面改性技术将会更加重视环保和可持续性发展。
目前，越来越多的研究表明，许多表面改性添加剂会对环境或人体健康产生负面影响。
因此，未来金属材料表面改性技术的趋势将是寻找新的、可持续的改性技术和材料，以减少对环境的污染和对人体的伤害。
同时，还将越来越注重智能化和精度。
未来，通过集成机器学习和人工智能技术，将实现金属材料表面改性技术的自动化、精度和远程操作。
铜合金激光熔覆表面增强实验研究
铜合金激光熔覆表面增强实验研究铜合金激光熔覆表面增强实验研究摘要：本文以铜合金材料为研究对象，通过激光熔覆技术对其表面进行处理，探究其对材料表面性能的增强效果。
实验结果表明激光熔覆对铜合金材料表面硬度、抗磨损性和耐腐蚀性能均有显著提升，这为铜合金材料的应用提供了新思路和解决方案。
关键词：铜合金；激光熔覆；表面增强；硬度；抗磨损性；耐腐蚀性1. 引言铜合金作为一种重要的金属材料，在航空、航天、汽车等领域具有广泛的应用前景。
然而，由于其内在性能的限制，铜合金在某些方面仍存在着一定的不足，例如表面硬度、耐磨损性和耐腐蚀性能等。
因此，提高铜合金材料的表面性能，尤其是其硬度和抗磨损性能，成为了当前研究的热点之一。
2. 实验方法本实验选择了常用的激光熔覆技术对铜合金表面进行改性处理。
实验中使用的铜合金材料为XX型铜合金，其化学成分为XX。
实验采用XX激光器，激光功率为XXW，扫描速度为XXmm/s。
在实验过程中，通过调节激光功率和扫描速度，控制激光照射的深度和温度，以实现表面增强的效果。
3. 结果与讨论实验结果显示，激光熔覆处理后的铜合金材料表面硬度明显提高。
与未处理的铜合金材料相比，经过激光熔覆处理的样品硬度提高了约XX%，达到了XXHRC。
这是由于激光照射使材料表面迅速熔化并迅速冷却，形成了具有较高硬度的表面层。
此外，经过激光熔覆处理的铜合金材料表面抗磨损性能也得到了明显的改善。
在耐磨性实验中，采用了一定载荷和一定摩擦力下的滑动实验，结果表明，激光熔覆处理后的材料在相同的载荷和摩擦力下具有更低的摩擦系数和磨损量。
这是由于激光熔覆处理形成的表面层具有更好的结构致密性和织构性能，能够有效地抵抗外界的磨损。
此外，激光熔覆处理还能够显著改善铜合金材料的耐腐蚀性能。
在耐腐蚀性实验中，将经过激光熔覆处理的样品浸泡于盐蚀液中，并观察其在不同时间段下的腐蚀情况。
实验结果表明，激光熔覆处理后的样品腐蚀现象明显减少，经历了更长时间的浸泡后仍能保持较好的表面状态。
金属材料表面改性技术的研究进展与应用展望
金属材料表面改性技术的研究进展与应用展望摘要：金属材料广泛应用于各个领域，但其表面性能常常不满足特定需求。
因此，金属材料表面改性技术成为研究的热点。
本文主要介绍了金属材料表面改性技术的研究进展，包括表面涂层技术、陶瓷增强技术、等离子体表面改性技术以及超快激光表面改性技术，并展望了这些技术的应用前景。
1.引言金属材料作为一种重要的工程材料，因其优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
然而，在实际应用中，金属材料的表面性能常常不满足特定需求，例如耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性等。
为了改善金属材料的表面性能，研究人员开展了大量的研究工作，提出了各种表面改性技术。
2.表面涂层技术表面涂层技术是目前应用最为广泛的一种金属材料表面改性技术。
该技术通过在金属材料表面涂覆一层外部材料，形成一个保护层，提升金属材料的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性。
目前，常用的表面涂层技术包括电镀、喷涂、溅射等。
未来，随着纳米技术的发展，纳米涂层技术有望应用于金属材料表面改性，以获得更好的性能。
3.陶瓷增强技术陶瓷增强技术是另一种常用的金属材料表面改性技术。
通过在金属材料表面封装一层陶瓷材料，可以提高金属材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
陶瓷增强技术主要包括复合材料包覆、等离子体喷涂等。
未来，随着纳米陶瓷材料的研究进展，纳米陶瓷增强技术有望进一步提升金属材料的表面性能。
4.等离子体表面改性技术等离子体表面改性技术是一种通过等离子体处理金属材料表面，提高其表面性能的方法。
等离子体可以提供高温、高能量的环境，使金属材料表面发生化学反应或物理变化。
常用的等离子体表面改性技术包括等离子体氮化、等离子体沉积和等离子体溅射。
未来，等离子体技术有望在材料表面改性领域实现更多的突破。
5.超快激光表面改性技术超快激光表面改性技术是基于超快激光与金属材料相互作用的过程来改变金属材料的表面性质。
超快激光的高功率和短脉冲时间可以在纳秒或皮秒尺度上实现金属材料的大规模结构改变。
金属表面改性技术的研究与发展
金属表面改性技术的研究与发展随着工业化进程的加速，人们对于金属材料的性能和质量要求越来越高。
金属表面改性技术应运而生，成为一种重要的制造工艺。
通过改变金属材料的物化性能，可以提高金属的强度、硬度、耐磨性等性能，从而改善产品的品质和降低生产成本。
金属表面改性技术已经成为现代制造业不可或缺的领域之一。
一、金属表面改性技术的分类金属表面改性技术包括：表面涂覆技术、表面净化技术、表面改性技术等。
表面涂覆技术是指在金属表面涂上一层物质，以改变其物理、化学性质，例如镀金、镀银、电镀等。
表面涂覆技术的优点是，可以改善金属的化学稳定性和防腐性，表面光泽度高，但缺点是涂层厚度有限，不利于加工。
表面净化技术是指通过物理、化学方法去除金属表面的污染、氧化物等物质，以提高表面质量和性能。
表面净化技术的优点是，可以使金属表面平整度高、无杂质、易于加工，但缺点是有些化学清洗剂会对环境造成污染。
表面改性技术是指针对某种金属材料，通过物理、化学方法改变其表面的物理、化学性质，达到提高材料性能的目的。
例如：电弧喷涂、激光表面改性等。
表面改性技术的优点是，可以改善金属的力学性能、耐腐蚀性能和磨损性能，缺点是技术复杂度高、投资成本大。
二、金属表面改性技术的应用金属表面改性技术的应用范围很广，例如：航空航天、汽车、机械、电子等领域。
在航空航天领域，由于航天器必须面对各种极端环境，比如高温、低温、高速等，因此金属表面改性技术显得非常重要。
例如：在飞行器的发动机燃烧室内，涂层可以有效地减少高温下金属的氧化速率，提高发动机寿命和可靠性。
在汽车行业中，改性技术也是重要的应用领域。
例如：针对汽车发动机的零部件，表面涂覆技术可以提高其耐腐蚀性，表面改性技术可以提高其耐磨性和抗疲劳性，从而提升汽车的性能和寿命。
在机械制造领域，金属表面改性技术可以提高机械零部件的硬度和耐磨性，以及提高润滑性能，从而确保机械设备的可靠性和寿命。
在电子产品制造中，涂层技术可以改变电子产品的颜色和质感，表面净化技术可以减少金属表面的静电吸附和污染，表面改性技术可以提高电子产品的散热性能和外观质量。
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3 高炉风口等离子喷涂
高炉风口一般采用青铜铸造而成 , 是热风进入高 炉的通道 。风口长期工作在 1 000 ℃ 以上的高温下 , 受铁液 、炉渣侵蚀和炉料热风的冲刷 , 工作条件异常 7〕 恶劣 。华北电力学院〔 采用等离子喷涂工艺在风口
Table 2 Propertie s of ceramic2lined compound copper pipe s
材料 铜管 复合铜管 σ 陶瓷厚 空隙 σ p s 度/ mm 度 / MPa / MPa
412 1312 366
底层的另一作用是增强涂层的致密性 , 防止高温下因 气体介质透过涂层气孔 , 使铜表面氧化而致涂层剥 离 。风口喷涂工艺见表 1〔7〕。
艺对铜渣口进行表面处理 , 在铜基体上形成渗镀层提 高其 抗 高 温 氧 化 性 和 铁 液 冲 蚀 性 。试 验 流 程 见 图
1
〔 4〕
。将共渗粉剂与紫铜试样装箱后 , 先在 300 ℃ 下
基金项目 : 甘肃省自然基金重点资助项目 ( ZS0212A2520242C) 。 收稿日期 : 2004207205 收到初稿 , 2004211220 收到修订稿 。 作者简介 : 任虎平 (1949 - ) , 男 , 兰州人 , 副教授 , 研究方向 : 合金熔炼、表面改性研究及先进复合功能材料的制备研究。E2mail : yanggrming @ lut1cn
・214 ・ Mar. 2005
FOUNDRY
Vol154 No 13
( α+δ ) 、Al2 O3 和铬 、硅 、铁的氧化物及渗剂残留物
等组成 , 是一种多孔的金属陶瓷组织 。附着层中存在 α+γ α+δ ) , 说明有大量铜从 大量的共析体 ( 2) 和 ( 渗层中渗入附着层内 。因为试样表面涂覆的铝粉熔点 只有 660 ℃, 在共渗温度下熔化而与周围共渗粉剂一 起在基体表面形成附着层 , 而铝2铜 、铝2硅 、铝2铬体
1026 , 这可使涂层与基体的结合强度大大提高 。喷涂
26
瓷涂层孔隙度 , 提高致密度 , 但 SiO2 降低陶瓷涂层 硬度 。铝热剂中加入 Na2B4 O7 可明显提高陶瓷内衬 复合 铜 管 的 压 剪 强 度 , 对 压 溃 强 度 影 响 不 大。 Na2B4 O7 加入量超过 4 %以后 , 压剪强度上升减缓 。
合金表面改性的研究成果 , 并指出了其发展意义与前景 。
关键词 : 铜合金 ; 表面改性 ; 冶金强化 ; 涂层改性 中图分类号 : TG14611 + 1 ; TG15618 + 3 、6 、8 文献标识码 : A 文章编号 : 100124977 (2005) 0320213204
Improvement of Surface Modification Technology of Copp er Alloy
REN Hu2ping , Y ANG Gui2rong , SONG Wen2ming , HAO Yuan , MA Ying , Y AN Feng2yun ( Institute of Material Science and Engineering , Lanzhou University of Technolo gy , State Key Laboratory of New Nonferrous Metal Materials , Lanzhou 730050 , Gansu , China ) Abstract : the pre sent p ap er comprehensively introduced the re search achievement s about the surface modification technolo gy through heat treatment , sulphurization , pla sma spraying , ceramic2lined com2 pound copp er pip e prep aration by self2prop agation high2temp erature synthe sis and infiltration ca sting. The pro sp ect and potential of the surface modification technolo gy are pointed out . Keywords : copp er allo y ; surface modification ; strengthening through metallurgy ; modification through coat
12 - 13〕 铝热剂中加入 ZrO2〔 , 可改善陶瓷涂层韧性 , 加 入 7 % ZrO2 时 , 断裂韧性最大 。陶瓷内衬复合铜管 应用于管坯结晶器上 , 陶瓷层不开裂 、不剥落 , 磨损 均匀 , 耐磨性好 , 使用寿命达到普通铜管的 215 ～ 310 倍 。
表2 陶瓷内衬复合铜管的性能
2 辉光放电表面渗硫处理
辉光放电渗硫法 , 是在金属表面形成固体润滑表 面 , 这层固体润滑大大提高零件的自润滑能力 , 减小
6〕 摩擦系数 , 提高耐磨件的寿命 。渗硫设备如图 3〔 所
示 , 它是一只真空炉 , 炉内设有一个硫蒸发器 , 主要 是蒸发硫气体 , 利用电阻或辉光放电加热 , 使硫蒸发 出硫气体 。工作时 , 把要处理的工件放在真空室内载 物台上 , 载物台接阴极 , 当反应室处在低压状态 , 放 在蒸发器中的硫 , 通过加热而气化 。硫蒸发气充满反 应室后 , 在阴极和阳极 ( 设备外壳或单设阳极) 之间 施加直流高压电 , 产生辉光放电 。在辉光放电的物理 化学作用下 , 零件表面形 成 了 一 层 厚 度 可 达 0112
保温 30 ～ 40 min , 使 N H4 Cl 部分分解 、排除炉内空 气后 , 用耐火泥将炉盖封好 , 再在 400 ～ 500 ℃ 保温
2 h , 然后炉温升到 870 ℃ 保温 10 h , 试样冷到 300
℃ 出炉 。
图1 共渗处理工艺流
Fig11 The technical flow of infiltration treat ment
系在 870 ℃共渗温度下均可发生共晶反应或包晶反 应 , 在附着层和渗层交界区形成一定量的合金液相 , 这些液相靠毛细张力由交界区向多孔的附着层渗透 , 使附着层内有较高的铜含量 , 冷却过程中形成大量的 α+γ α+δ ) , 液相的存在也加 层片状共析体 ( 2) 和 ( 速了合金元素的扩散 , 加快了共渗过程 。
共渗温度下能与共渗元素相互作用 , 形成活性气相 , 在共渗过程中起明显的催渗作用 , 对增加渗层厚度有 利 。经共渗处理后 , 材料的显微硬度值大大提高 , 附 着层硬度比基体高出约 4 倍 , 有利于提高渣口的高温 磨损性能 。经共渗处理的试样抗高温氧化性能为紫铜 基体的 415 倍 。因而具有良好的使用性能 。
随着现代工业的发展 , 对机械产品零件表面的性 能要求越来越高 。对其研究已经成为材料科学研究的 一个重要领域 。表面改性研究的重要性在于在不改变 原材料基本性能的基础上采用各种技术改善或提高材 料的表面性能 , 金属材料表面改性可以提高零件的寿 命 、减少磨损 , 提高经济效益 。铜合金具有很高的导 电 、导热性能及良好的塑性 ; 电极电位是正值 , 具有 很好的耐蚀性能 ; 铜合金还是优良的耐磨材料 , 这些 特点是其它材料所不能同时具有的 。铜合金在机械 、 电子等各行各业的广泛应用〔1 - 3〕, 特别是在耐磨 、 耐热 、耐蚀零件中 。如要求表面高性能的铜材零部件 有连铸结晶器 , 氧枪喷头 , 高炉风口 , 滑块 , 轴承 等 , 高炉风口是典型的耐磨耐热零部件 , 通过表面改 性 , 不仅保持其传导性而且达到表面高硬度 、高耐磨 性等使用要求 。目前 , 铜合金的表面改性技术主要 有 : 热处理多元共渗 、表面渗硫 、因为在辉光放电 过程中 , 零件表面在离子的轰击下 , 产生大量的晶体 缺陷 , 可以形成 0105 mm 的位错层 , 出现空位 , 同 时还有大小不等的坑洼表面缺陷 。这些晶体和表面缺
铸造
任虎平等 : 铜及铜合金表面改性技术的研究进展
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易损面喷涂陶瓷层 , 提高其使用寿命 。 将陶瓷 Al2 O3 或 ZrO2 粉末喷涂到铜制的风口上 , 最大困难是它们的线膨胀率相差太大 , 且它们的物理 性能相差太大而不能形成冶金结合 。铜的线膨胀率为 (16～20 ) × 1026 , A12 O3 和 ZrO2 却分别为 8 ×1026 和 515 × 10 , 因而在喷涂过程中产生较大的残余应 力 , 以致在使用过程中由于冷热交变而使涂层剥离 。 为减少这种影响 , 首先在铜的基体上喷涂一层铬镍耐 热合金或镍铬自熔合金为底层 , 其膨胀系数为 14 ×
图2 渗镀试样显微结构
Fig12 The microstructure of infiltration layer of t he sample
随着渗剂中铝含量的增加 , 渗镀层厚度明显增 加 , 但其量应控制适当 , 若含量过高 , 会导致渗层变
4〕 脆〔 。铬含量的多少对渗镀层厚度影响不明显 。另 外 , 在渗剂中添加适量的活性剂 ( N H4 Cl ) , 使其在
陷都利于硫的渗入及硫化物的形成 , 与基体牢固地结 6〕 合到一块 。铜及其合金能够进行渗硫〔 。例如 , 上 海第一钢铁厂的摇杆式冷床 , 高温作业 , 经常处于干 磨擦状态 , 使用的铜瓦 , 一般寿命只有 3 个月 。经对 铜瓦进行渗硫 , 第一批渗硫 100 只 , 寿命提高 4 ～ 6 倍。另一个钢厂轧机用的铜合金滑块式接轴 , 渗硫后 对滑块进行全面检查 , 其尺寸和硬度没有变化 , 但是 摩擦系数减小了 , 使用结果表明 : 噪声降低 , 铜滑块 的寿命大大提高。这些试验结果说明 , 铜及铜合金和 钢铁一样能够渗硫 , 效果相同 , 都能提高工件的寿命。