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。
材料表面处理技术

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。
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。
自然科学知识:材料和工程的表面处理技术

自然科学知识:材料和工程的表面处理技术表面处理技术是材料和工程领域中非常关键的技术之一,其主要目的是改善材料或产品的表面性能,使其具有更好的耐用性、强度、耐磨性、耐腐蚀性等特性,同时也能够实现更美观的外观效果。
本文将从表面处理技术的定义、类别、应用领域以及未来发展等角度进行探讨。
一、表面处理技术的定义表面处理技术是指通过改变材料表面物理、化学或机械性质的方法,从而获得所需要的表面性能的技术。
表面处理技术可以涉及到对材料表面物理性质的改变,如表面清洁、打磨、抛光等;可以涉及到对材料表面化学性质的改变,如电镀、喷涂、涂层、氧化等;也可以涉及到对材料表面机械性质的改变,如增强表面硬度、耐磨性等。
二、表面处理技术的类别1.清洗类表面处理技术清洗类表面处理技术是指利用各种清洗剂或机械力量清除材料表面附着物的方法。
这种技术广泛应用于半导体、电子、汽车等行业,能够减少表面缺陷,提高材料表面的可靠性和稳定性。
2.表面涂层类表面处理技术表面涂层类表面处理技术是指利用各种化学或物理涂层方法在材料表面形成一定厚度和特定性质的薄层。
涂层材料可以是金属、非金属、光敏物质等。
这种技术广泛应用于航空航天、汽车、机械等行业,能够显著提高材料表面的耐磨、耐腐蚀等性能。
3.表面改性类表面处理技术表面改性类表面处理技术是指在材料表面产生一定的化学物理变化,从而改变材料原有的性质。
本类技术主要包括注塑、电镀、氧化、阳极化等技术,其主要应用于汽车、电子、半导体等行业,能够大大提高材料的表面硬度、抗腐蚀性、机械强度等性质。
三、表面处理技术的应用领域表面处理技术广泛应用于各种领域,具有很高的经济效益和社会效益。
下面列举了一些典型的应用领域。
1.电子行业电子行业中的芯片、集成电路、显示屏等产品,表面处理技术是不可或缺的关键环节。
通过表面清洗、氧化、电镀等技术的应用,能够提高产品稳定性和可靠性。
2.汽车行业汽车构成多种材料,如铝、钢、玻璃等,通过表面处理技术能够提高车身外观效果,同时也是提高汽车耐用性和安全性的重要手段。
金属材料表面处理技术的使用方法与注意事项

金属材料表面处理技术的使用方法与注意事项在现代工业生产中,金属材料的表面处理技术起着至关重要的作用。
通过适当的表面处理,可以提高金属材料的耐腐蚀性、机械性能和装饰效果,延长使用寿命,并满足特定的功能和外观要求。
本文将介绍金属材料表面处理技术的使用方法和注意事项。
一、常见的金属材料表面处理技术1. 喷涂工艺:喷涂是一种常见且简便的金属材料表面处理方法。
在这种工艺中,通过喷涂设备将涂料均匀地喷涂在金属物体表面,形成保护膜。
喷涂可以提供耐腐蚀、耐磨损和装饰性能。
常用的喷涂方法包括电泳涂装、喷粉涂装和喷涂。
2. 镀层工艺:镀层是在金属表面上电化学沉积一层金属薄膜的方法。
通过这种工艺可以改善金属的耐腐蚀性能、机械性能和外观效果。
常见的金属镀层方法包括镀铬、镀镍、镀锌等。
3. 氧化工艺:氧化是指金属表面与氧气反应生成氧化物层的过程。
氧化可以增加金属材料的耐腐蚀性能和装饰效果。
常见的氧化方法包括阳极氧化和化学氧化。
4. 热处理工艺:热处理是通过控制金属材料的加热和冷却过程,使其获得特定的力学性能和组织结构。
热处理可以改善金属材料的强度、韧性和耐磨性。
常见的热处理方法包括退火、正火和淬火。
二、金属材料表面处理技术的使用方法1. 选择合适的表面处理技术:在进行金属材料表面处理之前,需要根据金属材料的特性、使用环境和要求,选择合适的表面处理技术。
不同的表面处理技术适用于不同的金属材料和应用场景,例如,喷涂适用于大面积物体,而镀层适用于需要改善耐腐蚀性能的材料。
2. 准备工作:在进行金属材料表面处理之前,需要做好准备工作。
首先,要对金属材料进行清洗,去除表面的油污、杂质和氧化物。
然后,进行必要的预处理,如蚀刻、激活和除锈等,以提高表面处理效果。
3. 控制处理参数:在进行金属材料表面处理时,需要控制好处理参数,如处理时间、温度、涂料涂布量等。
不同的处理参数会对金属材料的性能产生不同的影响。
因此,在实际操作中需要根据具体情况进行优化和调整。
材料表面处理技术的现状和应用

材料表面处理技术的现状和应用随着人们对材料科学的不断研究和深入了解,材料的表面处理技术也在不断发展和完善。
表面处理技术是指对材料表面进行一定的工艺处理,以提高材料的性能、增强材料的抗腐蚀性、延长材料的寿命等多种功能。
本篇文章将就材料表面处理技术的现状和应用进行探讨。
一、电化学表面处理技术电化学表面处理技术是指利用电化学反应对金属表面进行处理的一种技术。
这种技术不仅可以提高材料的表面硬度,还可以增强材料的耐腐蚀性和降低材料的磨损率。
在工程领域,这种技术被广泛应用于钢材的电镀和电解处理过程中,可以生成稳定的金属氧化物膜,增加材料的耐蚀能力。
二、紫外辐射表面处理技术紫外辐射表面处理技术是一种利用紫外辐射对材料表面进行处理的一种技术。
这种技术主要应用于高分子材料的表面处理中。
紫外辐射可以使高分子表面产生交联反应,从而使材料的附着力和硬度得到提高,同时还可以增加材料的表面能,提高表面润湿性。
三、激光表面处理技术激光表面处理技术是指通过激光的聚焦和能量效应来改变材料表面的物理和化学性质。
这种技术不仅可以提高材料表面的机械性能和硬度,还可以增加材料表面的耐热性和耐腐蚀性。
在实际应用中,激光表面处理技术被广泛用于精密机械、电子元器件等领域。
四、表面涂覆技术表面涂覆技术是指将一层或多层材料涂覆在材料表面上的一种技术。
这种技术不仅可以改变材料表面的颜色、亮度和纹理,还可以提高材料的防腐性能和耐磨性能。
在工程领域中,表面涂覆技术被广泛应用于汽车、航空航天、纸品等多个领域。
五、表面喷砂技术表面喷砂技术是一种利用高速喷射出的硬度颗粒对材料表面进行处理的一种技术。
这种技术可以改善材料表面的光洁度和表面粗糙度,从而增强材料的表面附着力和耐腐蚀性。
在实际应用中,表面喷砂技术被广泛用于钢材、铝材等材料的表面处理过程中。
六、表面脉冲喷涂技术表面脉冲喷涂技术是指一种高速脉冲喷射出的冷态等离子体对材料表面进行处理的一种技术。
这种技术可以增加材料表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
材料表面处理技术的研究及应用

材料表面处理技术的研究及应用一、背景介绍:材料表面处理技术在现代工业生产中的重要性材料表面处理是指通过化学、物理或机械手段对材料表面进行改变,以达到所需的功能和效果。
在现代工业生产中,材料表面处理技术具有非常重要的地位,其应用范围包括但不限于汽车、航空、电子、建筑等各个领域。
如何有效地研究和应用好这些技术已成为相关领域研究人员的重要任务。
二、常见的材料表面处理技术及其原理1.化学氧化处理化学氧化处理是指使用氧化剂在材料表面进行氧化反应。
目的是提高产品的外观质量,防腐、防锈、耐腐蚀能力等。
其原理是将含有氧化剂的液体浸泡在材料表面进行反应,使得表面生成一层致密的氧化膜,从而保护材料。
2.电化学表面处理电化学表面处理指利用电化学原理,通过电解、阳极氧化、阴极保护等方式实现对材料表面的处理。
其原理是利用电化学反应,使得材料表面发生化学变化。
通俗点来讲,就是将金属材料浸泡在电解质溶液中,然后通过电流的作用,使得表面发生氧化还原反应,从而形成一层具有特定结构和性质的表面处理层。
3.表面镀覆技术表面镀覆技术是指通过将金属或非金属材料镀覆在基材表面,从而形成一层保护层或者改性层的处理技术。
其原理是将镀层材料在镀液中进行电沉积,从而覆盖在基材表面。
镀层可以起到防腐、提高硬度、外观美化等多种作用。
三、典型应用案例1.汽车制造汽车表面处理是一个非常重要的领域。
它不仅可以提高汽车表面质量,防腐、防锈,更可以提高汽车的耐久性、降低零部件的损耗。
在汽车表面处理方面,化学氧化和电化学表面处理技术应用较为广泛。
通过对铝、镁、钢等材料表面的处理,可以显著提高其耐腐蚀、表面硬度、外观质量等特性。
2.建筑领域建筑领域应用表面处理技术主要是针对装修材料和建筑材料。
通过对比建筑原材料和加工过的建筑材料的外观和性能,我们发现表面处理可以大大提升建筑材料的性能和美感。
例如在天然石材材料表面处理过程中,可以使其具有防水、抗污染等性能。
3.电子行业在电子行业,表面处理主要是为了保护电子零部件,提高其功能和寿命。
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材料表面处理技术摘要:介绍了表面处理技术的内容,现代材料表面处理技术与传统表面处理技术的区别,重点介绍了表面处理技术在模具上的应用和发展,最后针对材料表面处理技术研究和应用所存在的问题,提出了自己的看法。
关键词:表面处理技术区别模具问题。
一、表面处理技术的内容材料表面处理技术与工程,是80年代以来世界十大关键之一的新兴技术,现已迅速发展成跨学科的、综合性强的新兴的先进工程技术,涉及到材料、物理、化学、真空技术及微电子学等许多学科,应用领域非常广。
表面处理技术包括:表面覆盖技术、表面改性技术和复合表面处理技术。
1)表面覆盖技术这项技术的种类很多,目前主要有下列24类:1电镀;2电刷镀;3化学镀;4涂装;5粘结;6堆焊;7熔结;8热喷涂;9塑料粉末涂敷;10电火花涂敷;11热浸镀;12搪瓷涂敷;13陶瓷涂敷;14真空蒸镀;5溅射镀;16离子镀;17普通化学气相沉积;18等离子体化学气相沉积;19金属有机物气相沉积;20分子束外延;21离子束合成薄膜技术;22化学转化膜;23热烫印;24暂时性覆盖处理。
上述每类表面覆盖技术又可分为许多种技术。
例如电镀按镀层可分为单金属电镀和合金电镀。
单金属镀层有锌、镉、铜、镍等数10种,合金镀层有锌铜、镍铁、锌-镍-铁等100多种。
按电镀方式,可分为挂镀、吊镀、滚镀和刷镀等。
某些分类有重叠情况,例如塑料粉末涂敷可归入涂装一类,但由于其特殊性,故单独列为一类。
又如陶瓷涂敷,其中不少内容可归入热喷涂一类,但考虑其完整性,也单独列为一类。
有些技术,尤其是一些新技术,根据其特点和发展情况,在需要时可单独列为一类。
例如片状锌基铬盐防护涂层(又称达克罗等),是由细小片状锌、片状铝、铬酸盐、水和有机溶剂构成涂料,经涂敷和300℃左右加热保温除去水和有机溶剂后形成涂层,因具有涂层薄、防蚀性能优良、无氢脆、耐热性好、附着性高以及无环境污染等优点,所以发展迅速,可考虑从涂装中单独列出。
2)表面改性技术目前大致可分为以下几类:喷丸强化;表面热处理;化学热处理;等离子扩渗处理;激光表面处理;电子束表面处理;高密度太阳能表面处理;离子注入表面改性。
实际上“表面改性”是一个具有较为广泛涵义的技术名词,它可泛指“经过特殊表面处理以得到某种特殊性能的技术”。
因此,有许多表面覆盖技术也可看作表面改性技术。
为了使这些覆盖技术归类完整起见,我们说的表面改性技术是指“表面覆盖”以外的,通过用机械、物理、化学等方法,改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态,来获得某种特殊性能的表面处理技术。
3)复合表面处理技术表面技术种类繁杂,今后还会有一系列新技术涌现出来。
表面技术的另一个重要趋向是综合运用两种或更多种表面技术的复合表面处理将获得迅速发展。
随着材料使用要求的不断提高,单一的表面技术因有一定的局限性而往往不能满足需要。
目前已开发的一些复合表面处理如等离子喷涂与激光辐照复合、热喷涂与喷丸复合、化学热处理与电镀复合、激光淬火与化学热处理复合、化学热处理与气相沉积复合等,已经取得良好效果,有的还收到意想不到的效果。
二、现代材料表面处理技术与传统表面处理技术的区别传统的表面处理技术主要为了解决材料的耐磨和耐腐蚀问题,而现代表面处理技术除了解决上述问题外,更赋予材料以新的功能。
它以经济有效的方法改善材料表面及近表面区的形态、化学成分及组织结构,并赋予新的复合性能,可获得许多新构思、新材料、新器件和新应用。
现代表面技术的内容有三个方面:厚膜涂层技术、薄膜涂层技术及表面改性技术。
厚膜涂层技术是以喷涂技术为代表;薄膜技术主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、化学镀膜等;表面改性技术以电子束、离子束及激光束表面改性为主。
三、表面处理技术在模具上的应用和发展1)表面处理技术在模具上的应用模具表面处理主要是指运用表面技术对模具表面进行改性或涂覆镀层。
目前使用的表面处理技术方法多达几十种,主要可以归纳为物理表面处理法、化学表面处理法和表面覆层处理法。
物理表面处理法即对材料进行表面强化处理,以使模具整个或部分表面获得较高的力学性能和物理性能,如硬度、耐磨性、耐疲劳性能以及耐蚀性能等,而芯部或其他部分仍具有良的综合性能。
主要包括高频淬火、火焰表面淬火、激光表面淬火、喷丸强化等,这种工艺方法具有设备简单、成本低等优点,但生产率低,模具表面存在不同程度的过热,质量控制比较困难,主要适用于单件、小批量和质量要求不高的模具表面处理。
化学表面处理法是将模具置于一定温度的活性介质中保温,使一种或几种介质渗入模具表面,改变模具表面的化学成分和组织,以改进表面性能和满足技术要求。
化学表面处理能有效提高模具表面的耐磨性、疲劳强度、耐蚀性和抗氧化性能,按照表面渗入元素的不同,化学表面处理法可以分渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。
渗碳是使模具表面形成一层1~2mm的高含碳量渗层,经过适当淬火与回火处理,可提高模具表面的硬度、耐磨性及疲劳强度,使模具芯部仍保持良好的韧性和塑性。
与渗碳相比,渗氮的温度较低(500 600℃),模具渗氮后变形小,渗氮处理后的表面耐磨性、抗疲劳作用、抗热、抗蚀、硬度和抗咬合性能都比渗碳处理后优越;但渗氮工艺复杂、时间长、成本高,般用于耐磨性和精度或抗热都要求较高的模具。
碳氮共渗就是同时向零件表面渗入碳和氮的化学处理工艺,也称氰化,由于碳氮共渗污染环境、劳动条件差,已很少应用。
渗硼方法有固体渗硼、气体渗硼、盐浴渗硼等,国内外应用较多的是盐浴渗硼和固体渗硼,日本发展了以硼砂溶盐为主的液体渗硼及其他元素的TD法(也称液体渗金属法),提高模具寿命4 20倍表面覆层处理即通过一定的工艺方法在模具工作面上沉积薄层金属或合金,以达到提高模具表面性能的效果,常用的有表面镀层、热喷涂、气相沉积、离子注入等。
电镀和化学镀是模具表面处理技术中的传统技术,电镀操作温度低,模具变形较小,镀层的摩擦系数低,可以大大提高模具的耐磨性,但是由于对环境的影响较大,因此应用受到了很大的限制;刷镀是依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液,电镀时,垫或刷与被镀的阴极作相对运动而获得镀层的电镀方法,其工艺简单,沉积速度快,操作方便,镀层质量和性能较好,易于现场操作,不受模具大小和形状的限制,用在报废模具和大模具的修复上经济效益明显。
采用热喷涂金属陶瓷涂层对模具表面进行强化,可提高其硬度、抗黏着、抗冲击、耐磨和抗冷热疲劳等性能,如不锈钢制品拉深模表面采用高速火焰喷涂工艺制备30 50μm厚的WC-Co涂层后,寿命可以提高3 8倍,而且制品质量也得到改善。
气相沉积是利用物理或化学方法在固体表面生成固态沉积物,使工件具有高硬度、高耐磨性以及高的抗蚀性等优异性能,如用于汽车零件加工的深孔模和精压模,经过CVD法沉积TiC后,使用寿命比镀硬铬分别提高20倍和14倍。
离子注入是把气体或金属元素蒸气,通入电离室电离形成正离子,经高压电场加速,使离子获得很高速度后打入圈体中的物理过程,可以改善模具工作零件的表面力学性能,包括提高表面硬度、降低表面摩擦系数、提高抗磨损能力和增强抗疲劳强度,极大地改变了工件的使用性能,已在模具表面处理上取得了突出效果。
另外,随着纳米材料研究的进一步深入,纳米表面处理技术也获得了一定发展,采用纳米复合涂层能有效地提高涂层与基体之间的结合强度,改善涂层内应力的分布及裂纹的扩展方向。
表面处理技术在模具表面中的应用,在相当程度上弥补了模具材料的性能缺陷,可达到以下效果:(1)提高模具表面硬度、耐磨性、耐蚀性和抗高温氧化性能,大幅度提高模具的使用寿命;(2)提高模具表面抗擦伤能力和脱模能力,提高生产率;(3)采用碳素工具钢或低合金钢材生产的模具,经表面强化处理后,其表面性能可达到或超过高合金化模具材料,甚至达到硬质合金的性能指标,不仅大幅度降低材料成本,而且简化模具制造加工工艺和热处理工艺,降低生产成本;(4)可用于模具的修复,如电刷镀技术可在不拆卸模具的条件下,完成对模具表面的修复,且能保证修复后的模具表面质量。
对于传统的表面技术,应该进一步改进和提高处理效果,降低其能源消耗和环境污染。
扩展传统表面技术和现代表面处理技术之间的复合形式,把纳米技术和模具表面技术结合起来。
( 1)制作纳米复合镀层: 在传统的电镀液中加入零维或一维纳米级粉体材料可形成纳米复合镀层。
用于模具的纳米复合镀层, 可使模具精度持久不变、寿命延长, 且长时间使用后的镀层仍光滑无裂纹。
纳米材料还可用于耐高温的耐磨复合镀层。
( 2)制作纳米涂层: 热喷涂技术是制作纳米涂层的一种极有竞争力的方法。
与其它技术相比, 它工艺简单、涂层和基体选择范围广, 涂层厚度变化范围大、沉积速率快, 容易形成复合涂层等等。
与传统热喷涂涂层相比, 纳米材料涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面都有显著改善, 且一种涂层可同时具有上述多种性能。
经纳米材料表面处理后的金属材料表面具有较高的硬度、良好的自润性、良好的耐磨性及耐蚀性, 因而纳米技术是模具表面处理中一种很有前途的工艺。
2)模具表面处理技术发展展望表面处理技术已经大量地应用于模具的处理,镀膜技术、等离子体技术、激光技术、纳米技术等均取得了良好的效果。
在提高模具耐磨性、寿命和提高产品质量上已有显著的进步, 取得了巨大的经济效益。
但是先进表面技术的应用和发展与国外相比还有一定的差距。
复合处理技术和纳米技术在模具上的应用还有待进一步的研究和提高。
对于传统的表面技术应该继续改进和提高处理效果, 降低能耗和环境污染。
扩展传统表面技术和现代表面处理技术之间的复合形式, 把纳米技术和模具表面技术结合起来, 研究开发出适用于精密、大型模具的表面处理技术是发展模具表面技术的重点和难点。
中国的模具产量仅次于日本、美国, 居世界第三位, 是世界模具生产大国, 但不是模具强国。
还存在热处理技术不精, 高质量模具材粒需要进口等。
现在热处理的业内人士都在研究美国热处理技术发展线路图。
美国热处理2020年设想的目标是: 能源消耗减少80%; 工艺周期缩短50%; 生产成本降低75%; 热处理畸变为零; 热处理质量分散度为零; 热处理加热炉寿命提高10 倍; 热处理炉价格降低50%; 热处理对环境的污染为零等。
今后我国模具材料的质量和品种会有一个大发展。
同时, 模具表面强化技术会更加完善和提高, 并得到推广和应用, 使我国模具质量水平有一个更大的提高。
充分应用表面处理技术是提高模具寿命的一种重要的经济和高效的手段, 也是发展现代模具的必经之路。
四、材料表面处理技术的应用及产业化我国现代表面处理技术的研究起步较晚,工业应用就更滞后。
但经过近20年的研究,在某些方面我们已达到或接近国际先进水平。
就厚膜涂层而言,广州有色金属研究院经过多年的研究和开发,于1985年建成了我国具有国际先进水平的大型低压等离子喷涂装置。