材料表面工程-硬质合金涂层
灰铸铁表面喷涂WC／Co涂层的磨损特性研究
（ ｏｇ ｕ ｎｖｒｉ， ｈ ｎｈｉ ２０ ５ ， ｈｎ ） Ｄ ｎｈ ａＵ ｉ ｓｙ Ｓ ａｇ ａ ０ ０ Ｃ ｉａ ｅ ｔ １
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硬质合金深冷处理技术
硬质合金深冷处理技术硬质合金是一种重型金属材料，多用于机械制造的零件及需要耐磨损、耐冲击、耐腐蚀和高强度的其他结构件。
当硬质合金用在工程机械和汽车制造等高度受挫的环境中时，其表面的强度、硬度和耐磨性会受到严重影响。
为了提高硬质合金表面的硬度和耐磨性，通常采用深冷处理技术。
深冷处理法是一种能够在金属表面形成硬化层并提高硬度和耐磨性的技术。
深冷处理包括通过冷却、冰点热处理等将金属表面加固的过程。
深冷处理技术利用特定温度，允许金属对自身原子结构施加压力，形成一层厚度很小的硬化层，从而提高金属表面的硬度和耐磨性。
深冷处理的典型步骤包括：涂装，清洗，预冷却，细化，冷却，稳定，回火和散热等。
首先，将硬质合金涂装以提高处理的均匀性和金属的耐磨性。
清洗处理主要包括去除油脂、尘埃和污垢，以及其他硬化表面外层上的物质。
接着，预冷却过程将硬质合金浸渍在特殊溶液中，以减少冷凝过程中表面气孔的发生。
接下来，细化处理将内部残留应力去除，用于延长金属部件的使用寿命和强化深冷处理的结果。
然后，硬质合金将经过冷却处理，这是深冷处理的重要步骤。
最后，稳定处理、回火和散热都是为了更好地提高硬质合金表面的硬度和耐磨性。
深冷处理是一项重要的工艺，无论是从技术上还是经济上来看，硬质合金表面硬化都可以显著改善硬质合金零件的性能和寿命。
特别是在今天家电、汽车、航空航天等行业对零部件性能的要求越来越高的情况下，深冷处理技术已成为硬质合金零件技术开发的重要手段之一。
深冷处理技术的进步在于它工艺简单、技术成熟、效率高，而且可以降低深冷处理的成本，同时有助于改善表面硬度和耐磨性的要求，确保零部件的质量。
因此，深冷处理技术的开发和改进对金属加工企业来说，是不可或缺的一部分。
材料表面处理-工程
材料表面处理-工程表面处理这里从类同与电镀的一些工艺作分析介绍，以下的一些工艺都是在与我们电镀相关的一些工艺过程，通过这样的介绍给大家对这些工艺有一个感性的认识，。
化学镀（自催化镀）autocalytic plating在经活化处理的基体表面上，镀液中金属离子被催化还原形成金属镀层的过程。
这是在我们的工艺过程中大多都要涉及到的一个工艺工程，通过这样的过程才能进行后期电镀等处理，多作为塑件的前处理过程。
电镀electroplating利用电解在制件表面形成均匀、致密、结合良好的金属或合金沉积层的过程，这种工艺过程比较烦杂，但是其具有很多优点，例如沉积的金属类型较多，可以得到的颜色多样，相比类同工艺较而言价格比较低廉。
电铸electroforming通过电解使金属沉积在铸模上制造或复制金属制品（能将铸模和金属沉积物分开）的过程。
这种处理方式是我们在要求最后的制件有特殊表面效果如清晰明显的抛光与蚀纹分隔线或特殊的锐角等情况下使用，一般采用铜材质作一个部件的形状后，通过电镀的工艺手段将合金沉积在其表面上，通常沉积厚度达到几十毫米，之后将形腔切开，分别镶拼到模具的形腔中，注射塑件，通过这样处理的制件在棱角和几个面的界限上会有特殊的效果，满足设计的需要，通常我们看到好多电镀后高光和蚀纹电镀效果界限分明的塑胶件质量要求较高的通常都采用这样的手段作设计。
如下图所见的棱角分明的按键板在制造上采用电铸工艺的话，会达到良好的外观效果。
真空镀vacuum plating真空镀主要包括真空蒸镀、溅射镀和离子镀几种类型，它们都是采用在真空条件下，通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜，通过这样的方式可以得到非常薄的表面镀层，同时具有速度快附着力好的突出优点，但是价格也较高，可以进行操作的金属类型较少，一般用来作较高档产品的功能性镀层，例如作为内部屏蔽层使用。
塑料电镀塑料电镀的特点塑料电镀制品具有塑料和金属两者的特性。
钳工高级技师鉴定理论试卷及参考答案
职业技能鉴定统一试卷钳工高级技师鉴定理论试卷注 意 事 项1．请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、考号和所在单位的名称。
2．请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。
3．不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关内容。
一、是非题：（在你认为对的题后括号内打“√”，错的打“⨯”，共20分）1、立体印刷术(Stereo-Lithography Apparatus ，简作3D-P) ( )2、脉冲电源能产生5~100KHz 的电脉冲，输出给工件和电极丝，当工件与电极丝全接触时，工件与电极丝产生火花放电。
( ) 3、高速走丝机床的电极丝是快速往复运动的，电极丝在加工过程中反复使用。
这类电极丝主要要钼丝、钨钼丝。
常用的规格为Φ0.10~Φ0.20mm 。
( ) 4、近期我国发展钢铁生产的基本策略是大幅度增加钢产量以适应市场需要。
( ) 5、形状记忆合金可用来制造控温元件。
( ) 6、选择性激光烧结 (SLS)的工作介质是液态光固化树脂。
( ) 7、用急剧快冷的方法可制得非晶体金属材料。
( ) 8、Internet 上每台主机都有一个唯一的以数字形式的一组地址（或者叫名字）。
( ) 9、驱动程序的作用是为操作系统或应用程序提供控制硬件的的能力。
( ) 10、PLC 的梯形图与继电器控制系统的电路图是一样的。
( ) 11、气体辅助注塑是在注塑期间除注射定量的塑料外，设法将部分气体亦注入模腔内，以制成中空的注塑件的一种新技术。
( ) 12、YT30耐热性很高，但韧性很差，只能用于粗加工，而YT5则相反，适合于精加工。
( )13、单片机数据存储器英文缩写为RAM 。
( ) 14、数控技术是用数学的方法实现自动控制的技术。
( )15、加工中心是一种功能较齐全的数控加工机床。
它把铣削、镗削、钻削和切削螺纹等功能集中在一台设备上。
( ) 16、双物料双色注塑技术是采用复合式注塑机，在单一注塑工序中生产由两种物料构成的注塑产品的技术。
基体表面酸洗处理对硬质合金涂层组织和性能的影响
对样品表面的能谱分析也能定量地表征钴的去 除状况。未清洗的刀片表面有大量的钴存在，较低浓 度和较短时间内钴便可大量去除，浓度超过 20%或 时间超过 10min 的酸洗处理就已基本去除表面的钴 层。 更长时间或更高浓度的酸洗表面钴含量的变化 不大，但会浸蚀基体内部的钴。
将刀片沿截面制成金相样品， 采用扫描电镜的 背 散 射 电 子 成 像 模 式 （BEI） 可 以 深 入 地 分 析 成 分 和 形貌的变化，如图 2 所示。 观察表明，在未酸洗的样 品中基体与涂层界面上则有明显的钴层 （金相观察 中称为白相）。 酸洗后基体与涂层界面已不存在白 相， 也不形成 η 相。 但在浸蚀较多的样品中发现有 TiN 进入基体的现象， 用金相显微镜可以更清楚地 看到黄色的 TiN 取代粘结相，沉积在 WC 颗粒间。 和 未酸洗样品比较可知，这些 TiN 所在的位置正是 Co
涂层刀片抵抗切削力的能力在很大程度上取决 于基体和涂层的结合力。如果配料不当，或烧结工艺 不合理， 在烧结后的硬质合金刀片表面可能出现钴 的富集甚至数微米厚的钴层。 该表面层并不影响非 涂层刀具的寿命。在残余的钴迅速磨损后，坚硬的硬 质合金基体将暴露出来，使刀具的磨损趋于稳定。当 覆盖有钴表层的刀片涂层后， 该钴层在涂层后仍存 在，在金相显微镜中呈白色，称为“白相”。 由于 CVD 涂层时处于 1 000 ℃左右的高温， 钴相中能溶解大 量的碳，加速碳的扩散，易在基体中形成 η 相，从而 影响涂层的结合强度。 另一方面，低硬度钴层的存在， 会产生变形和弯曲，造成涂层拉长或裂纹，使涂层刀 片耐磨性降低，或过早破损，因此应尽量避免［1］。 为了 避免这一问题的出现， 在刀具涂层前必须将这些残 余的钴去除。
硬质材料之硬质合金与硬质合金涂层
第一节 硬质合金
• “碳化钨”是非常硬的硬质合金颗粒，特别是碳 化钨在富铁基质的出现使得高速钢具有优异的加 工能力。早期的硬质合金在用于工业用途时过于 脆弱，但是不久发现将碳化钨粉末与大约10%的 金属，如铁、镍或钴，允许压坯在大约1500℃下 烧结，在这个过程中生成的产品具有低孔隙率、 非常高的硬度，而且相当大的强度。这些性质的 组合使得材料理想的适合用来作为切削金属的加 工刀具。
可惜得是，碳化钛和TiC基固溶体非常脆而且不如碳化钨耐 磨。因此尽可能地将TiC的含量保持在最低水平。
在极限配方中碳化物是不含钨的并且完全是基于TiC基础之 上的，但一般的TiC成分不能超过18%。如果超过这个数值， 碳化物变得过脆并且非常难于铜焊。
一般情况下 WC/TiC/Co的成分具有两种显著的碳化物相， 几乎纯净的WC角晶体和磨圆的TiC/Co 混合晶体。在发展的 制造业中尽管WC/TiC/Co硬金属应用非常广泛，在某些重要 的考虑中是禁止使用的，它们在许多应用中被具有更高强度 以及抗麻坑优势的WC/TiC/Ta(Nb)C/C9系列所替代。TiC， TiN以及其他在硬基质上的涂敷也已经减少了高速加工钢和铁 合金对高TiC成分的吸引力。
现代PVD表面工程技术期末复习内容及答案
PVD1810.221.PVD：真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀。
2.真空泵的分类：气体传输泵、气体捕集器。
3.弧源、磁过滤器、真空靶室和其他附属部分4.PVD的前处理：清洗、去毛刺、喷砂抛光等。
5.分析膜层组织形貌可以采用：金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜。
6.涂层的微观结构和形状最终决定了其性质。
7.衍射峰位角2θ是反映衍射方向的问题，主要与辐射波长，晶胞类型，晶胞大小及形状有关。
遵循布拉格方程。
8.涂层结合力的检测方法：划痕、压痕、球痕测试法。
9.常见的应力测试方法：X射线和电子衍射法，试样变形分析法和光干涉法。
10.靶材按成分分为：单质金属、合金、陶瓷靶材。
11.PVD涂层的研究方向：设备、涂层组元、涂层膜结构、涂层纳米化。
12.真空泵主要分为：气体传输泵、气体捕集泵。
13.靶材形状分为：矩形平面靶材，圆形平面靶材和圆柱靶材。
14.传统靶材制造方法包括：铸造，粉末冶金和非金属粉末。
15.零件的主要失效形式：腐蚀、磨损、疲劳、断裂。
16.涂层内应力主要分为热应力和涂层生长应力。
17.涂层厚度的检测方法：断面法、球痕法、无损检测法。
判断题1.与化学气相沉积相比，物理气相沉积温度高、无污染。
（错，温度低）2.真空度即是气体的稀薄程度。
（错，真空度是指处于真空状态下的气体稀薄程度。
）3.与溅射镀和离子镀相比，蒸镀结合性能最好。
（错，最差）4.对刀具喷砂处理可起到刃口细化作用。
（对）5.氮铝化钛涂层是紫黑色，附着力比氮化钛涂层大，耐热性能优越（对）6.清洗是PVD涂层前必不可少的一道工序。
（对）7.刀具涂层要求周边厚度一致，因此涂层过程中必须有三个转动惯量。
（对，自转，公转，大工件台转动）8.在工业领域内，通常用自来水进行漂洗。
（错，杂质多）9.在刀具刃尖涂层沉积最厚，涂层内应力更高。
（对）10.一般情况下，涂层与基体的界限越明显，则涂层结合力越好。
（错，越明显越差）11.相比于平面靶材，旋转管靶材利用率较大。
材料表面技术
电镀应用
§2 电镀和化学镀
（8）耐蚀镀： ①镀Zn，如镀Zn钢板；还可电镀Zn合金，如Zn-Ni（13％）， Ni4Zn3金属间化合物。 ②镀Sn，美丽的光泽，对含果实类耐有机酸耐蚀能力很好，对 Sn的钎焊性能好，用于食品罐头盒、无线电接插件及引线等 元件。 ③镀Ni，常存在孔隙，需多层电镀，用于汽车、仪表等。 ④镀Cu，用于多层电镀的底层或中间层。 ⑤镀Mn，用于海水中混凝土钢筋。
材料表面技术§1 材料表面技术述§2 电镀和化学镀§3 化学转化膜技术
§4 表面涂敷技术 §5 气相沉积技术 §6 高能束表面技术简介
§1 材料表面技术概述
表面工程是利用物理的、化学的、物理化学的以及机械 的等工艺方法，使工件表面获得可要求的成分、组织和性能， 以提高产量质量的工程。始于20世纪80年代 。 主要包括： （1）热处理，表面淬火、化学热处理等，以提高表面强度、硬度、
（10）复合镀：在金属基体上分布一些高硬度氧化物、碳化物 质点，常以Ni、Co为主体金属，如化学镀Ni-P、Ni-B为主体 金属，分散硬颗粒是SiC等，Ni-P-SiC复合镀层的耐磨性比镀 Ni层高70％，已用于汽车发动机。
电镀应用
硬币的设计
§2 电镀和化学镀
第五套人民币硬币 1元硬币 白铜、钢芯镀镍 5角硬币 黄铜、钢芯镀铜 1角硬币 不锈钢
电镀实验演示视频
电镀生产实例视频 1 2
电镀应用
§2 电镀和化学镀
（1）镀Mo显著提高发动机QT缸体的耐磨性。 （2）汽油机铸铝活塞裙部外表面镀Sn。 （3）活塞环用合金ZT，第一道环镀Cr，第二道环镀Sn或P化。 （4）拉伸钢质零件，毛坯表面需镀Cu或P化，使毛坯表面形成 一层隔离层，能储存润滑剂，具有自润性能。 （5）电镀黄铜（仿金电镀），如Cu-Zn、Sn-Cu-Zn，可能到 18K～24K黄颜色仿金电镀层，可用于：灯饰、日用五金制品；汽 车轮胎子午线钢丝的电镀，提高橡胶与钢丝的结合强度；节约Au， 在镀Au前先镀黄铜。 （6）减摩镀—轴承电镀，电镀软金属如Sn、Pb、In等，在摩擦 表面上改善磨合性能。
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目录
定义 涂层工艺 涂层材料 涂层结构 基体 发展
定义及目的
定义：硬质合金涂层是在韧性好的硬质合金 基体上涂覆耐磨性高的硬质涂层。 目的：使刀具能抵抗各种特定的耐磨机理 ， 显著提高刀具的功能和刀具的使用寿命 ，并 可大幅度提高刀具的加工效率。
涂层工艺
CVD技术主要用于硬质合 金车削类刀具的表面涂层 ，涂层刀具适用于中到重 型切削的高速粗加工。
涂层工艺
离子镀法
离子镀(IP)法是 采用离子和具有 能量的中性原子 轰击溅射净化后 的基体(沉积前) 并在沉积过程中 控制涂层成核和 生长过程。
涂层工艺
溅射法
溅射法是在高真 空充入适量的氩 气，氩气发生电 离，氩离子被阴 极加速并轰击阴 极靶表面，将靶 材表面原子溅射 出来沉积在基底 表面上形成薄膜 。
涂层材料
涂层结构
单层及多元涂层 多层涂层
梯度涂层
涂层结构
多层涂层金相结构图
TiN-TiCN-TiN-Al2O3-TiN
涂层基体
发展
(1)涂层工艺温度越来越低, 尽量减少了涂层过程中产生的应 力集中。 (2)为满足不同的切削加工需求, 涂层成分更加复杂、更有针 对性。 (3)复合涂层中各单一成分涂层的厚度越来越薄, 并逐步趋于 纳米化。 (4)涂层硬质合金刀具将采用复合表面处理技术, 实现成分、 组织结构的梯度过渡, 获得性能更好的涂层组织以及更高界 面结合强度的产品。
PVD技术适用于硬质合金 精密复杂刀具的涂层处理 。
涂层工艺
工艺过程
汽化
物理气相沉积
相互间反应
涂层材料
原子，分子，离子
迁移
吸附 堆集 形核 长大
涂层
涂层方法 蒸镀法 溅电弧蒸镀 法是使金属、 合金或化合物 在真空中电弧 蒸发、离子化 、溅射并沉积 在基体上的一 种涂层方法。