材料表面处理技术
十种常用的材料表面处理工艺
十种常用的材料表面处理工艺表面处理是在基体材料表面上人工形成一层与基体的机械、物理和化学性能不同的表层的工艺方法。
表面处理的目的是满足产品的耐蚀性、耐磨性、装饰或其他特种功能要求。
我们比较常用的表面处理方法是，机械打磨、化学处理、表面热处理、喷涂表面，表面处理就是对工件表面进行清洁、清扫、去毛刺、去油污、去氧化皮等。
今天我们就来了解下表面处理工艺。
01.真空电镀—— Vacuum Metalizing ——真空电镀是一种物理沉积现象。
即在真空状态下注入氩气，氩气撞击靶材，靶材分离成分子被导电的货品吸附形成一层均匀光滑的仿金属表面层。
适用材料：1、很多材料可以进行真空电镀，包括金属，软硬塑料，复合材料，陶瓷和玻璃。
其中最常见用于电镀表面处理的是铝材，其次是银和铜。
2、自然材料不适合进行真空电镀处理，因为自然材料本身的水分会影响真空环境。
工艺成本：真空电镀过程中，工件需要喷涂，装载，卸载和再喷涂，所以人力成本相当高，但是也取决于工件的复杂度和数量。
环境影响：真空电镀对环境污染很小，类似于喷涂对环境的影响。
02.电解抛光—— Electropolishing ——电抛光是一种电化学过程，其中浸没在电解质中的工件的原子转化成离子，并由于电流的通过而从表面移除，从而达到工件表面除去细微毛刺和光亮度增大的效果。
适用材料：1.大多数金属都可以被电解抛光，其中最常用于不锈钢的表面抛光（尤其适用于奥氏体核级不锈钢）。
2.不同材料不可同时进行电解抛光，甚至不可以放在同一个电解溶剂里。
工艺成本：电解抛光整个过程基本由自动化完成，所以人工费用很低。
环境影响：电解抛光采用危害较小的化学物质，整个过程需要少量的水且操作简单，另外可以延长不锈钢的属性，起到让不锈钢延缓腐蚀的作用。
03.移印工艺—— Pad Printing ——能够在不规则异形对象表面上印刷文字、图形和图象，现在正成为一种重要的特种印刷。
适用材料:几乎所有的材料都可以使用移印工艺，除了比硅胶垫还软的材质，例如PTFE等。
表面处理工艺大全
表面处理工艺大全随着科技的不断发展，表面处理工艺在现代制造业中扮演着非常重要的角色。
通过表面处理，可以改善材料的性能、外观和耐久性，满足人们对产品质量和美观度的不断提高。
本文将介绍几种常见的表面处理工艺，包括电镀、喷涂、氧化以及机械加工等。
一、电镀技术电镀是在材料表面镀上一层金属物质的工艺。
它能够提高材料的抗氧化性、耐腐蚀性和外观质量。
电镀工艺主要包括镀金、镀银、镀铜、镀镍等。
其中，镀金常用于精密仪器、珠宝等制品，镀银常用于餐具和装饰品，镀铜和镀镍则广泛应用于家电、汽车零部件等行业。
二、喷涂技术喷涂技术是将液态颜料或涂料通过喷枪均匀地涂覆在材料表面的工艺。
喷涂可以给材料表面增加颜色、纹理或保护层，常用于家具、汽车、建筑等领域。
常见的喷涂方式包括气动喷涂、涂装机器人喷涂和静电喷涂等。
三、氧化技术氧化技术主要指对金属表面进行氧化处理，以形成一层氧化膜来改变材料的性能。
常见的氧化工艺包括阳极氧化和化学氧化。
阳极氧化主要应用于铝材料，可以增强其耐磨性、耐腐蚀性和外观质量。
化学氧化则常用于钢材的表面处理，以提高其耐蚀性和美观度。
四、机械加工机械加工是指通过切削、磨削、钻孔等方式改变材料表面形状和质量的工艺。
机械加工不仅可以去除材料表面的氧化层、污渍等缺陷，还可以提高材料的精度和光滑度。
常见的机械加工工艺包括车削、铣削、研磨和抛光等。
总结：表面处理工艺在现代制造业中起着至关重要的作用。
无论是增强材料的性能，改善外观质量，还是提高产品的耐久性，表面处理都扮演着不可或缺的角色。
电镀、喷涂、氧化和机械加工是常见的表面处理工艺，每种工艺都有着自己的特点和适用范围。
在实际应用中，根据不同的需求和材料特性，可以选择合适的表面处理工艺，以达到最佳的效果。
文章总字数：407字。
材料科学中表面处理技术及应用前景展望
材料科学中表面处理技术及应用前景展望表面处理技术在材料科学领域中具有重要的地位和广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和材料需求的多样化，不同表面处理技术的发展与应用也日益增多，为各行各业的材料需求提供了多种解决方案。
本文将重点介绍表面处理技术的基础知识、常见的表面处理技术和其应用前景展望。
首先，我们来了解一下表面处理技术的基本概念和原理。
表面处理技术是指对物体表面进行物理、化学或机械处理，以改变其表面性质、形态或者实现特定的功能。
表面处理技术主要通过改变材料表面的化学成分、组织结构或形貌等方式来达到预期的目的。
其基本原理是通过增加表面层的相关组成、改变材料的物理性质，从而在一定程度上改变材料整体的性能。
在表面处理技术中，最常见的方法之一是化学处理。
化学处理一般是通过在材料表面形成一层化学膜或改变材料的化学成分来实现。
例如，阳极氧化是一种常用的化学处理方法，可以在金属表面形成一层致密的氧化膜，提高金属的耐腐蚀性、耐磨性和硬度。
此外，化学镀、电镀和浸渍等方法也常用于表面处理，使材料具有一定的防腐蚀、导电、绝缘等功能。
除了化学处理，物理处理也是表面处理技术的重要手段之一。
电子束熔凝、电弧喷涂和激光熔凝等物理处理方法可以通过高能量束的作用，改变材料表面的内部结构和形貌，提高材料的硬度、强度和耐磨性。
物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）也是常见的物理处理方法，通过在材料表面沉积一层薄膜来改变其表面性质，如陶瓷涂层、纳米薄膜等。
随着科技的发展，表面处理技术在科学研究和工业生产中得到了广泛应用。
在航空航天领域，表面处理技术可以提高材料的抗氧化、耐热和耐高温等性能，用于制造高温合金和热防护涂层等。
在电子信息领域，表面处理技术可以制备导电性好、抗氧化和耐蚀的电子元件，如金属薄膜电阻器、集成电路和光纤等。
此外，在能源领域、环境保护领域和生物医学领域，表面处理技术也具有广阔的应用前景。
在能源领域，表面处理技术可以提高太阳能电池板的光吸收效率和光电转化效率，同时降低材料的成本和环境污染。
材料表面处理技术及其应用
材料表面处理技术及其应用一、引言材料表面处理技术是指针对各种材料表面的特性和需求，通过一系列方法和工艺改变表面特性，使得材料表面适应不同应用场景的需要。
该技术具有广泛的应用前景，如汽车零部件、食品包装、电子产品等领域。
本文将从“表面改性”、“表面合成”、“表面清洗”三个方面探讨材料表面处理技术及其在实际应用中的重要性。
二、表面改性表面改性是指通过改变材料表面分子结构或添加表面活性剂等方法，改变材料表面性质的工艺。
表面改性技术已经成为了材料表面化学和物理学研究的核心内容之一。
1、表面活性剂表面活性剂是一种聚合物，其分子结构中既有亲水基团又有疏水基团，可与各种材料分子结合，主要用于表面降低表面张力，改变表面能，提高表面活性的化学物质。
2、阳离子改性阳离子改性是将正电荷离子聚集在材料表面上，通过电静风力等方法改变材料表面化学性质的一种表面改性方法，主要应用于材料表面的抗菌、防水、防油等护理处理。
3、等离子体改性等离子体改性是一种电离气体处理技术，通过高能等离子体将氧气、氮气等气体中的离子与材料表面化学物质相互反应，形成氧化或硝化的工艺。
应用于材料的氧化、活化等方面。
三、表面合成表面合成技术是指通过材料表面类型等自组装作用或表面化学反应，形成一层或多层超薄分子膜的工艺。
1、自组装法自组装法是在水溶液或有机溶液中通过静电相互作用、范德瓦尔斯力等物理作用，通过分子态材料自动排列形成分子层膜或超薄分子膜等工艺，并且降低表面自由能、增加表面特性、提高比表面积等特性。
其在电子产品、食品包装等领域的应用十分广泛。
2、凝胶法凝胶法是采用化学反应或聚合物合成等方法，将溶液中的单体或预聚物聚合成大分子组成的凝胶层，在材料表面，形成层层生长的聚合物薄膜。
应用于材料的吸附、分离等方面。
3、光敏化学反应光敏化学反应是一种在光照激励下，物质发生化学反应的表面反应技术。
特点是光化学反应瞬间发生，速度快，可以制备具有很高复杂度、定向性的化学修饰材料。
材料表面处理工艺
材料表面处理工艺一、表面处理分以下方式：1、机械表面处理：喷砂、拉丝、机械抛光、压纹、喷涂、抛丸、磨光、刷光、刷漆、抹油化学表面处理：QPQ处理、光中氮化、铬化、镀铬、镀锌、化学镀镍、化学抛光、发黑/发蓝、酸洗2、电化学表面处理：阳极氧化、磷化、电化学镀镍、电化学抛光、电泳。
现代化超硬化表面处理：TD覆层处理、物理气相沉积（PVD）、物料化学气相沉积（PCVD）、化学气相沉积（CVD）3、其他类型表面处理：离子镀膜、离子注入、激光表面处理二、机械表面处理说明：1、喷砂：利用高速砂流的冲击作用清理和粗化零件表面，行成哑光珍珠银面。
特点：提高工件抗疲劳性，增加工件与涂层的附着力，延长涂层的耐久性，利于涂料的流平和装饰、表面易脏。
用途：可适用所有黑色金属及铝合金材料进行表处前进行或者不锈钢钣金表面。
2、拉丝：通过研磨产品在工件表面形成线纹，起到装饰效果的表面处理，形成缎面效果，体现金属材料的质感3、机械抛光：利用抛光工具和磨料颗粒或其它抛光介质对工件表面进行修饰加工，降低表面粗糙度，获得光亮、平整表面的加工方式。
4、压纹：压制各种纹理5、喷涂：覆盖其他非金属涂层。
钢钣金常用喷涂颜色：大波纹米白色静电喷涂、表面粉末静电喷涂黑色亚光、黑色细砂纹静电喷涂三、化学表面处理说明：1、QPQ：将黑色金属放入两种性质不同的盐浴中，通过多种元素渗入金属表面形成复合渗层，使表面改性的目的。
特点：良好的耐磨性和耐疲劳性；良好的抗腐蚀性；变形小；时间周期短；无公害。
误差可保持在0.005mm。
颜色：亮黑色用途：可适用所有黑色金属材料。
2、光中氮化：QPQ升级工艺，将钢或不锈钢放入由多种元素混合的盐浴中进行渗透处理，可达到淬火的硬度，特点：比QPQ优点在于完全不变形，硬度更高，深度更深，效率高，不需要抛光用途：可氮化精度高、非标及大型零部件。
2、铬化：用铬盐酸溶液与金属作用在表面生成三价或六价铬化层特点：耐腐蚀性、提高零件与有机涂层或者与无机覆盖层的结合力，吸附性好颜色：本色、金黄色、绿色用途：铝、镁及其合金3、镀铬：在零件表面镀上一层金属铬，厚度一般为20um，表面形成钝化膜，特点：硬度高、耐磨性好、耐高温和耐腐蚀。
常用材料的表面处理方法
是用一台在轴上装有圆形毛毡的小电机，将其固定在桌面上，与桌子
边沿成60度左右的角度，另外做一个装有固定金属板的拖板，在拖板
上贴一条边沿齐直的聚酯薄膜用来限制螺纹进度。利用毛毡的旋转与
拖板的直线移动，在金属板表面旋擦出宽度一致的螺纹纹路。
3.1.5 抛光
抛光是对零件表面进行修饰的一种光整加工方法，一般只能得到光滑表面，不能提高 甚至不能保持原有的加工精度，随预加工状况不同，抛光后的Ra值可达1.6～0.008 m ， 按照实现原理的不同，可分为机械抛光和化学抛光。
发黑处理零件
磷化：是一种化学与电化学反应形成磷酸盐化学转化膜的过程，所形成的磷酸盐转化膜称之为磷化 膜。磷化的目的主要是：给基体金属提供保护，在一定程度上防止金属被腐蚀；用于涂漆前打底， 提高漆膜层的附着力与防腐蚀能力；在金属冷加工工艺中起减摩润滑使用。磷化是常用的前处理技 术，原理上应属于化学转换膜处理，主要应用于钢铁表面磷化，有色金属（如铝、锌）件也可应用 磷化。工件（钢铁或铝、锌件）浸入磷化液（某些酸式磷酸盐为主的溶液），在表面沉积形成一层 不溶于水的结晶型磷酸盐转换膜的过程，称之为磷化。
注意：
无论是发黑处理还是磷化处理，在处理之前均首先需对零件表面 要预处理（彻底的除锈），对于未预处理的零部件即使发黑处理或者 磷化处理也会在后续工作中使零件表面出现生锈或腐蚀的现象。
3.3.2 不锈钢着色
随着不锈钢的应用普及，不锈钢着色工艺需求逐步得到重视，目前不锈钢不仅可以 着黑色，还可以得到蓝色、绿色、褐色、橙色等颜色。 3.3.2.1 不锈钢着黑色
直纹
乱纹
波纹
螺纹
直纹拉丝
是指在金属表面用机械磨擦的方法加工出直线纹路。 乱纹拉丝
是在高速运转的铜丝刷下，使金属板前后左右移动磨擦所获得的一种无规则、无明显纹路
材料表面处理工艺
实物案例
2.1 机械抛光
定义：机械抛光是依靠非常细小的抛光粉的磨 削、滚压作用除去试样磨面上的极薄一层金属 抛光常常用于增强产品的外观 防止仪器的污 染 除去氧化创建一个反射表面，或防止腐蚀 的管道。
流程
优点
粗抛
零件的整平性好
是用硬轮对经过或未经过磨光的表面 光亮度高
进行抛光,它对基材有一定的磨削作用, 属于精加工
IMF 大致与IML相同但主要用于在IML的 基础上做3D处理 IMR 重点在于胶料上的离型层
产品表面薄膜去掉，只留下油墨在 产品表面
研发时间短 设计灵活 成本较低 安全环保
装饰图案内 藏，永不磨 损
高抗刮性和 透光性
高度集成， 快速装配 应用领域广
优点
缺点
耐划伤、抗 前期周期长
腐蚀性强
易产生胶片
使用寿命长 脱落、扭曲
类别
特点
空气喷涂 无空气喷涂 静电喷涂
大流量低压力雾 化喷涂 热喷涂 自动喷涂
材料不受限制 涂层材料极为广泛 温升小 不产生应力和变形 操作工艺灵活方便 涂层性能多种多样
优点
喷涂作业生产效 率高 适用于手工及自 动化生产 应用领域广泛 喷涂速度快 手感光滑细腻 漆膜最终效果好 膜质较厚
缺点
漆雾高度分散 既污染环境 不利于人体健康 浪费涂料
能去除粗的磨痕
效率高投入少
中抛
比较适合加工简
是用较硬的抛光轮对经过粗抛的表面 单件 中、小产品
作进一步的加工
它可除去粗抛留下的划痕,产生中等光
亮的表面
精抛
是抛光的最后工序,用软轮抛光获得镜
面般的光亮表面,它对基本材料的磨削
作用最小.
缺点
人工要求高 劳动强度大 污染严重 影响工人健康 能源消耗高 光泽保持时间不 长,发闷、生锈
材料表面处理
材料表面处理材料表面处理是指通过对材料表面进行一系列的加工和处理，以改变其外观、性能和功能的技术。
在工业生产和日常生活中，材料表面处理广泛应用于各种材料，如金属、塑料、木材等。
以下是一些常见的材料表面处理方法。
1. 电镀：电镀是将金属沉积到材料表面的一种加工方法，可以提高材料的外观、耐腐蚀性和磨损性。
常见的电镀材料有镀铬、镀镍、镀锌等。
2. 热处理：热处理是通过加热和冷却来改变材料的性能和组织结构的方法。
常见的热处理方法有退火、淬火、回火等，可以提高材料的强度、硬度和韧性。
3. 防腐处理：防腐处理是为了提高材料的抗腐蚀性能而采取的一系列措施。
常见的防腐处理方法有镀锌、喷涂防腐漆、热浸镀铝等，可以延长材料的使用寿命。
4. 涂装：涂装是将涂料涂在材料表面的一种方法，可以改善材料的外观和保护材料表面。
常见的涂装材料有油漆、涂料、涂膜等，可以提高材料的防水、防尘和耐候性。
5. 化学处理：化学处理是利用化学反应来改变材料表面性质的一种方法。
常见的化学处理方法有酸洗、碱洗、氧化等，可以去除材料表面的氧化层、油污和杂质，提高材料的表面质量。
6. 抛光：抛光是通过机械研磨和化学作用来改善材料表面光洁度和平整度的方法。
常见的抛光方法有机械抛光、电解抛光、化学抛光等，可以提高材料的光泽和平滑度。
7. 真空处理：真空处理是在无氧或低氧环境下对材料表面进行处理的一种方法。
常见的真空处理方法有真空淬火、真空电镀、真空干燥等，可以提高材料的表面质量和性能。
以上是一些常见的材料表面处理方法，不同材料和不同应用领域可能需要不同的处理方法。
材料表面处理对于改善材料的性能和外观具有重要意义，可以延长材料的使用寿命和提高产品的竞争力。
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操作过程： 工件用汽油或酒精去油后晾干，在渗箱底部撒
5毫米厚的渗剂，垂直放置工件，以减少弯曲变形， 然后填满渗剂(非工作面可用旧渗剂填充，以减少 渗剂用量)，用水玻璃调粘土封箱。出炉或随炉冷 至室温开箱，渗硼后开箱直接淬火即可。渗剂可重 复使用，一般用旧渗剂和硝酸酒精溶液腐蚀后，检
查硼化层厚度及硬度。
电镀和化学镀
化学镀
气相沉积技术
离子注入
堆焊
熔覆技术
件带出和熔盐本身的消耗使熔盐变浅，需不断补充新盐。 （1）仅要求表面耐磨、抗介质腐蚀而对基体无强度要求的
零件为渗铬→空冷→沸水清除粘附残盐。 （2）对基体有一定强度要求的本质细晶粒钢件：渗铬→淬火
(水或油)→在加有缓蚀剂的沸腾的5％硫酸水溶液(以下简称含 酸沸水)中煮去未脱落的残盐→回火。 （3）淬火温度高于渗铬温度的高合金钢：渗铬后随炉升温→ 淬火→含酸沸水煮去残盐→回火。 （4）对基体强度有严格要求的本质粗晶粒钢件，渗铬后要重
含铝共渗及复合渗
钢铁和镍基、钴基等合金渗铝后，能提高抗高温 氧化能力，提高在硫化氢、含硫和氧化钒的高温 燃气介质中的抗腐蚀能力。为了改善铜合金和钛 合金的表面性能，有时也采用渗铝工艺 。
渗铝的方法很多。冶金工业中主要采用粉末法、 热浸、静电喷涂或电泳沉积后再进行热扩散的方 法。
含铬共渗及复合渗
碳素钢和合金钢（包括耐热钢和高温合金）在 渗铬后，可提高耐蚀、耐磨和抗高温氧化性 能。
感应加热 感应加热多数用于工业金属零件表面淬火， 是使工件表面产生一定的感应电流，迅速 加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属 热处理方法。
1. 高频淬火:100-1000kHz; 2. 中频淬火:1-10kHz; 3. 工频淬火:50Hz;
激光表面淬火
工件表面被激光束瞬间快速加热发生奥氏体转变， 激光扫描后，加热层由于基体冷却发生自淬火马
渗铬主要有粉末法、气体法和熔盐法，其中以 粉末法在工业上应用较多。粉末渗剂由铬粉、 卤化铵和氧化铝组成。渗铬温度1000～1100℃， 保温时间一般为4～8小时。
熔盐法
硼砂熔盐渗铬
渗铬工艺：1000±50℃，常用950±10℃；保温3-6小时。 渗铬剂的熔化温度约为740℃左右。在连续生产过程中由于工
新加热淬火，加热淬火最好在无氧化气氛中进行。 工序为：渗铬→空冷→含酸沸水清洗→升温→淬火(水或
油)→回火。
含磞共渗及复合渗
提高耐磨和耐蚀性为目的。
以硼铁（Fe—B）为供硼剂，氟硼酸钾(KBF4) 和碳酸氢铵(NH4HCO3)为催渗剂，工业纯氧化铝 (度A快I2O，3)硼为化填层充组剂织，基实本践为证单明相，的这F种e2渗B剂或具(F有eM渗2)硼B，速 以40Cr、45#，GCr15等钢种为例，硼化层深0.080.12mm，渗后工件寿命可提高6-10倍，硼化层硬 度可达到HV1600-2100 。
表面淬火
表面淬火一般用于中碳钢和中碳低合金钢,如45、 40Cr、40MnB钢等。用于齿轮、轴类零件的表 面硬化，提高耐磨性。
火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是用乙炔－氧或煤气－氧等火 焰加热工件表面，进行淬火。
优点：设备简单，成本低等 。 缺点：生产率低，零件表面存在不同程度的过热， 质量控制也比较困难。因此主要适用于单件、小 批量生产及大型零件（如大型齿轮、轴、轧辊等） 的表面淬火。
第10章 材料表面处理技术
1.表面改性
（1）扩散渗入（化学热处理） 非金属元素表面渗入，金属元素渗入，复
合元素渗入。 （2）离子注入 非金属元素表面注入，金属元素注入，复合 元素注入。 （3）转化膜技术
电化学转化膜，化学转化膜，金属着色技 术
2.表面处理
（1）表面变形处理 喷丸，碾压，挤孔。
氏体相变并利用余热自回火的过程。
常用表面热处理方法主件置于一定温度的活性介质 中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变 其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技 术要求的热处理过程。
渗金属的方法主要有固体法（如粉末包装法、 膏剂涂渗法等）、液体法（如熔盐浸渍法、熔盐 电解法、热浸法等）和气体法。
（2）表面淬火热处理 感应加热表面淬火，光加热表面淬火，电子 束加热表面淬火。 （3）表面纳米化加工
3.表面涂覆
表面涂覆是在基质表面上形成一种膜层， 以改善表面性能的技术。 ，如电镀（或 化学镀）、喷漆（或上涂料）、热喷涂和 气相沉积技术等等。
4.复合表面工程技术
5.纳米表面工程技术
纳米涂覆层分析技术, 纳米颗粒表面改性技 术, 纳米硬膜技术, 纳米热喷涂技术, 纳米复 合镀技术等
渗碳：为了增加表层的碳含量和获得一定碳浓度梯 度,钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入 表面的工艺称为渗碳。加热到900℃～950℃，向炉 内滴入煤油、苯、甲醇等有机液体，通过化学反应 产生活性碳原子，使钢件表面渗碳。
气体渗碳炉
气体渗碳装置示意图
液体渗碳
（1）由氯化钠(NaCl)40～50％、氯化钾(KCl)40～ 50％、碳酸钠(NaC03)4～10％组成基盐，各种原料 盐中的S04应小于0.5％。 （2）先将基盐放入坩埚内熔化，升温至900℃左右。 再分批(每批少量)加入渗碳剂，加毕后升温至 920±10℃。先用Φ 15-20mm的钢棒试渗15分钟并直 接淬火，若硬度达到HRA79以上，说明盐浴已处于正 常渗碳状态，否则继续补充本渗剂。 （3）渗碳过程中要经常补充渗碳剂与碳酸钠,其比 例约为4:1。盐浴变浅时按氯化纳与氯化钾各一半混 合补加。盐浴表面必须保持结盖状态。每天或2～3 天捞渣一次。盐浴中含碳量应保持4～10%,碳含量低 时几乎无渗碳作用