工程材料的表面處理課件

1、工程材料的表面處理第十章第十章 工程材料的表面熱處理工程材料的表面熱處理第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、材料表面處理的目的一、材料表面處理的目的1 1、提高材料的耐腐蝕性或抗高溫氧化性、提高材料的耐腐蝕性或抗高溫氧化性2 23 3、防止金屬材料及其制品在生產(chǎn)、儲運和使用過程中發(fā)、防止金屬材料及其制品在生產(chǎn)、儲運和使用過程中發(fā)4 4、根據(jù)需要賦予表面特殊的功能，如絕緣、導(dǎo)電等、根據(jù)需要賦予表面特殊的功能，如絕緣、導(dǎo)電等5 5、賦予金屬或非金屬制品表面優(yōu)美外觀、賦予金屬或非金屬制品表面優(yōu)美外觀6 6、修復(fù)腐蝕或腐蝕損壞的工件、修復(fù)腐蝕或腐蝕損壞的工件工程材料的表面處理二、表面處理方法的分類二、表面處理方

2、法的分類（一）（一） 表面強化處理表面強化處理通過材料表層的通過材料表層的相變相變、改變表層的、改變表層的化學(xué)成分化學(xué)成分、改變表層的、改變表層的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)以及提高表層的以及提高表層的冶金質(zhì)量冶金質(zhì)量等途徑來改變性能，達等途徑來改變性能，達到到強化表面強化表面的目的。的目的。常用的強化方法：常用的強化方法：1 1、表面的覆蓋層強化法：氣相沉積層、鍍覆層、熱噴涂層等、表面的覆蓋層強化法：氣相沉積層、鍍覆層、熱噴涂層等2 2、表面形變強化法：噴丸、滾壓、擠壓等產(chǎn)生、表面形變強化法：噴丸、滾壓、擠壓等產(chǎn)生3 3、表面熱處理強化法：滲碳、表面淬火等、表面熱處理強化法：滲碳、表面淬火等4 4、表面

3、復(fù)合處理強化法、表面復(fù)合處理強化法（二）（二） 表面防腐、保護處理表面防腐、保護處理電鍍、化學(xué)鍍、熱浸度、化學(xué)氧化、磷化等電鍍、化學(xué)鍍、熱浸度、化學(xué)氧化、磷化等（三）表面裝飾加工（三）表面裝飾加工表面拋光、金屬著色、光亮鍍層和美術(shù)裝飾漆膜等表面拋光、金屬著色、光亮鍍層和美術(shù)裝飾漆膜等工程材料的表面處理三、表面預(yù)處理三、表面預(yù)處理11脫脂脫脂 堿溶液脫脂堿溶液脫脂 有機溶劑脫脂有機溶劑脫脂 金屬清洗劑金屬清洗劑2 2除銹除銹 機械除銹機械除銹 化學(xué)除銹化學(xué)除銹 電化學(xué)除銹電化學(xué)除銹3 3其他表面預(yù)處理其他表面預(yù)處理 氧化處理氧化處理 磷化處理磷化處理工程材料的表面處理化學(xué)轉(zhuǎn)化膜技術(shù) 就是通過化學(xué)

4、或電化學(xué)手段使金屬表面 形成穩(wěn)定的化合物膜層的技術(shù),優(yōu)點:工藝簡單,操作方便.一.氧化處理 將鋼鐵工件放入某些氧化性的溶液工程材料的表面處理工藝流程 脫脂-清洗(熱水)-清洗(流動水)-酸洗-清洗-氧化-清洗(回收槽中) -清洗-浸漬-清洗(熱水) -干燥-檢驗. 脫脂除銹清洗-氧化-清洗-干燥工程材料的表面處理電鍍的定義電鍍的定義 電鍍是在電解液中使零件表面鍍上一層金屬薄層，起到保護和裝飾作用，有時也可用于零件的部分修復(fù)。 電鍍必須首先對工件進行預(yù)處理，去除表面的雜質(zhì)和銹蝕并沖洗干凈 工程材料的表面處理電鍍的應(yīng)用性電鍍的應(yīng)用性 電鍍可在鋼鐵材料、鋁、鋅等非鐵金屬、粉末冶金工件、塑料、陶瓷、玻

5、璃等各種材料上進行。電鍍可以鍍銅、鎳、鉻、鋅等單一金屬，也可鍍銅錫合金、錫鎳合金等各類合金，還可以使金屬與不溶性非金屬固體微粒(或其他金屬微粒)共同沉積形成復(fù)合鍍層。電鍍不受工件大小和批量的限制，所以電鍍的適應(yīng)性很強。工程材料的表面處理電鍍的作用 電鍍的作用有：修復(fù)磨損零件、增大零件尺寸；覆蓋耐磨性鍍層，提高耐磨性；提高零件的耐腐蝕性；提高零件表面美觀裝飾性；其他特殊用途，例如防止局部滲碳的鍍銅、防止局部滲氮的鍍錫、提高零件導(dǎo)電性能的鍍銀等。 工程材料的表面處理 電刷鍍電刷鍍( (又稱刷鍍、無槽鍍或涂鍍又稱刷鍍、無槽鍍或涂鍍) )多用于對金多用于對金屬材料的表面防護、表面強化、加工超差零件屬材

6、料的表面防護、表面強化、加工超差零件和磨損報廢零件的修復(fù)以及金屬與非金屬制品和磨損報廢零件的修復(fù)以及金屬與非金屬制品的表面裝飾等。的表面裝飾等。 電刷鍍是以專用直流電源為能源，通過浸有鍍電刷鍍是以專用直流電源為能源，通過浸有鍍液的鍍筆在被鍍工件表面的相對運動，使鍍液液的鍍筆在被鍍工件表面的相對運動，使鍍液中的金屬離子在被鍍工件表面放電結(jié)晶而形成中的金屬離子在被鍍工件表面放電結(jié)晶而形成鍍層鍍層 電刷鍍是從普通電鍍中發(fā)展出來的一項新技術(shù)電刷鍍是從普通電鍍中發(fā)展出來的一項新技術(shù)，它具有傳統(tǒng)電鍍不具備的許多優(yōu)點。，它具有傳統(tǒng)電鍍不具備的許多優(yōu)點。工程材料的表面處理電刷鍍優(yōu)點電刷鍍優(yōu)點 (1) 此法區(qū)別

7、于槽鍍(普通電鍍)的最大工藝特點是鍍筆與被鍍工件必須保持一定的相對運動速度，從而使電鍍過程中散熱良好，不會引起工件變形和組織的變化。 (2) 即便使用比槽鍍大幾倍到幾十倍的電流密度也不易使工件過熱，仍然能得到均勻、致密、結(jié)合良好的高質(zhì)量鍍層。其鍍覆速度比槽鍍快550倍，而能耗僅為槽鍍的十幾分之一到幾十分之一。工程材料的表面處理電刷鍍優(yōu)點電刷鍍優(yōu)點 (3) 電刷鍍不但可以鍍覆所有槽鍍能鍍的金屬和非金屬(如石墨)，而且能鍍覆許多槽鍍不能得到或難以鍍覆或成本極高的貴金屬(如金、銀、錫、鎳、鉑、銠、鉻、鈷)、軟金屬、成分比可隨意變化的合金鍍層以及有外加粒子的復(fù)合鍍層。目前，國內(nèi)能供應(yīng)的鍍層種類已超過1

8、00種，并且仍在以很快的速度增加。其中鎳、鎢、鈷及其合金鍍層其硬度可超過600HV，具有極高的耐磨性及耐蝕性。工程材料的表面處理電刷鍍優(yōu)點電刷鍍優(yōu)點 (4) 鍍層厚度尺寸范圍寬且易于控制。刷鍍能獲得0.011 mm的鍍層，當修復(fù)工件上的凹槽和擦傷時，鍍層厚度可達3mm，而鍍層尺寸的控制精度可達0.0lmm。 (5) 電刷鍍不需要鍍槽，鍍筆所到之處均能形成鍍層，因而可以對局部或整體進行鍍覆，甚至可以在機械不分拆、不遮蔽的條件下施鍍。由于電刷鍍的設(shè)備簡單便攜，非常適宜于在現(xiàn)場對大型設(shè)備的局部表面進行修復(fù)。工程材料的表面處理電刷鍍優(yōu)點電刷鍍優(yōu)點 (6) 投資少，成本低，對環(huán)境污染微弱。其設(shè)備僅一臺電

9、源和一些鍍筆，只要更換不同性能的鍍液就可得到數(shù)十種鍍層。鍍覆貴金屬時電刷鍍就更顯得經(jīng)濟。刷鍍?nèi)芤翰缓杌锏榷酒?，且可循環(huán)使用，消耗量小，不致因大量廢液排放而造成污染。工程材料的表面處理電刷鍍應(yīng)用電刷鍍應(yīng)用 電刷鍍目前已在航空、機電、冶金、礦山、交通、化工、電子等工業(yè)部門以及軍械、坦克、艦艇等諸方面得到了廣泛應(yīng)用。其明顯特點是從傳統(tǒng)的維修工作向表面強化、表面防蝕、表面精飾等方向發(fā)展，從一般零件修復(fù)擴展到特大型、超小型以及工藝形式的多樣化等方面。例如，在功能性方面，刷鍍工藝除在耐化學(xué)腐蝕和電化腐蝕方面應(yīng)用外，還可在耐高溫腐蝕方面獲得應(yīng)用。工程材料的表面處理電刷鍍應(yīng)用電刷鍍應(yīng)用 實踐證明，刷鍍層也

10、可提高模具鋼的熱疲勞性能以及中等載荷下某些機件的接觸疲勞性能。另外，它還可用來修復(fù)大型擠壓機柱塞、造紙機的大型烘缸、自動螺母冷墩機主軸和模具小孔等。一般來說，若沉積厚度小于0.2 mm，采用刷鍍比其它維修方法好，不僅沉積速度快，而且鍍鉻層質(zhì)量優(yōu)良。目前，我國在液流電鍍鉻工藝方面處于國際領(lǐng)先地位。 工程材料的表面處理涂裝涂裝 利用噴射、涂飾等方法，將有機涂料涂覆于制件表面并形成與基體牢固結(jié)合的涂覆層過程稱為涂裝。涂裝可以用來保護物體表面免受外界(空氣、水分、陽光及其他腐蝕介質(zhì))侵蝕；在物體表面增添一層硬膜，減輕表面磨損；掩飾表面缺陷，美化物體，并賦予各種豐富的色彩，改善外觀。此外，還可以在特殊情

11、況下起特殊的作用，例如色彩偽裝、防紅外偽裝、電氣絕緣和船體防菌藻、防污涂層等。工程材料的表面處理涂料的組成 涂料一般由四部分組成，即成膜材料、顏料、溶劑和助劑。工程材料的表面處理1成膜材料 成膜材料是涂料中形成漆膜的主要物質(zhì)，它主要是以天然或合成樹脂為基礎(chǔ)的油脂、天然樹脂、酚醛樹脂、瀝青、醇酸樹脂、丙烯酸脂、環(huán)氧樹脂等十八大類。工程材料的表面處理2顏料 顏料是不溶于水或油的微細粉末狀有色物質(zhì)，能使漆膜具有一定的遮蓋能力，增加色彩、裝飾和保護作用，還能防紫外線穿透，防涂層老化、增強漆膜的耐磨性等。 工程材料的表面處理3溶劑的作用 溶劑的作用是使涂料始終保持溶解狀態(tài)，調(diào)整涂料的粘度，便于施工；使漆膜具有均衡的揮發(fā)速度以達到漆膜的平整與光澤；消除漆膜的針孔、魚眼、刷痕等疵病。 工程材料的表面處理助劑的作用 助劑是為了改善施工性能和其他特殊性能的附加物質(zhì)，例如表面活性劑改善顏料的分散性，防沉淀劑防止顏料沉淀，此外還有紫外線吸收劑、防霉劑、增滑劑、消泡劑等 工程材料的表面處理涂裝工藝方法 涂料的涂裝工藝方法很多，其中常用的方法有浸涂法、噴涂法、淋涂法、靜電噴涂法、電泳涂裝法、粉末涂裝法和輥涂法等 工程材料的表面處理激光表面改性激光表面改性 激光表面改性技術(shù)主要有激光淬火、激光表面合金化、激光熔覆和激光噴涂等。盡管具體