神奇的表面工程選修課論文

1、hunan university of science and technology神奇的表面工程論文題目：簡單易行的表面沾涂技術(shù)學(xué)院：商學(xué)院姓名：趙宇學(xué)號：1015060212時(shí)間：2014年12月12日有幸選到湖南科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院的選修課一神奇的表面工程,對 于我這個(gè)文科生來說，感到很高興，也很合胃口，轉(zhuǎn)眼間，一個(gè)學(xué)期又過 去了，到了寫論文的時(shí)候。通過口己所學(xué)以及查閱資料，這門選修課包括 概論、使零件表硬內(nèi)韌的表面熱處理技術(shù)、立竿見影的噴丸強(qiáng)化技術(shù)、變 化無窮的摩擦化學(xué)轉(zhuǎn)移膜技術(shù)、多姿多彩的氣相沉積技術(shù)、所向披靡的三 束及其改性技術(shù)、點(diǎn)石成金的電刷鍍技術(shù)、噴槍射彩虹，零件換新裝的熱 噴

2、涂技術(shù)、簡便易行的表面粘涂技術(shù)、1+1 >2的復(fù)合表面技術(shù)這幾節(jié)課， 而本論文，我從“簡便易行的表面粘涂技術(shù)”這方面寫起。八 _1*冃|j b隨著生產(chǎn)的發(fā)展，人們對工業(yè)設(shè)備和零部件乃至生活用品等的“皮膚” 和外表提出了越來越高的要求（承受高溫、高載荷，具備高硬度、高抗腐 蝕性和高耐疲勞性能以及美觀、耐用等），這樣就出現(xiàn)了各種新的表面工 程技術(shù)。“削鐵如泥”是武俠小說中常見的一個(gè)字眼，但要使刀劍實(shí)現(xiàn)這一功 能，就需要進(jìn)行特殊的處理。利用各類金屬的性能規(guī)律，通過表面熱處理使金屬材料表面硬、內(nèi)部 韌，充分發(fā)揮其潛能，這樣，使用起來就可以“游刃有余” 了。單一啲材料和單一的表面技術(shù)往往具有一定的

3、局限性，很難滿足性能 上的各種要求，這就使復(fù)合材料和復(fù)合表面技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。采用表面工程 技術(shù)的復(fù)合可以獲得性能優(yōu)異的表面涂層。表面工程技術(shù)分布在各個(gè)領(lǐng)域中，例如表面改性、表面處理、表面涂 覆等等。復(fù)合表面工程技術(shù)將兩種以上表面工程技術(shù)復(fù)合在一起，可以取得更佳的效果。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，表面工程技術(shù)層出不窮。如隨著對物質(zhì)的第四 態(tài)即等離子態(tài)的認(rèn)識，等離子噴涂、離子注入等技術(shù)蓬勃發(fā)展；激光的發(fā) 現(xiàn)，促使激光熔敷、激光重熔等各種激光表面改性技術(shù)紛紛涌現(xiàn)；微波、 電子?xùn)c的發(fā)展促使諸如電子?xùn)c物理氣相沉積等技術(shù)發(fā)展迅猛；納米技術(shù)的 出現(xiàn)促使摩擦化學(xué)轉(zhuǎn)化膜等技術(shù)在航空航天、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用前景更加 廣泛。新

4、材料的出現(xiàn)給表面工程改性技術(shù)帶來了新的活力，除金屬材料外， 岀現(xiàn)了陶瓷材料、合成材料、塑料、納米材料、非晶態(tài)材料、超導(dǎo)材料等, 使機(jī)器設(shè)備及零件的皮膚和外衣的質(zhì)量發(fā)生了質(zhì)的改變。各種特殊功能的 要求乂促使了表面材料的不斷發(fā)展，如隱身材料、抗磁性材料、導(dǎo)電、降 噪聲材料及抗高溫腐蝕材料等層出不窮。知識經(jīng)濟(jì)的到來又對環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材等提出了更高的要求，無節(jié)制 地浪費(fèi)和消耗的時(shí)代將一去不復(fù)返了。重新制造的出現(xiàn)正適應(yīng)了這一要求, 表面工程技術(shù)可以使大批機(jī)器設(shè)備零件再生，并可節(jié)能、節(jié)材、減少污染、 降低成本，是先進(jìn)制造技術(shù)的新的重要領(lǐng)域。表面工程逐步形成了自己的學(xué)科體系，在實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用。而其中

5、的表面沾涂技術(shù)，更是重中之重，因?yàn)橐粋€(gè)產(chǎn)品的外觀在第一 印象屮最為重要，人要臉，樹要皮，各個(gè)器件更是如此，而進(jìn)入現(xiàn)代社會, 表象更是被看重，所以，此方面的發(fā)展，受人重視。表面處理即是通過一定的方法在工件表面形成覆蓋層的過程，其目的 是賦以制品表而美觀、防腐蝕的效果。特點(diǎn)：表面工程是經(jīng)表面預(yù)處理后，通過表面涂覆、表面改性或多 種表面工程技術(shù)復(fù)合處理，改變固體金屬表面和非金屬表面的形態(tài)、化學(xué) 成份和組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需要表面性能的系統(tǒng)工程。表面工 程綜合了多個(gè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、技術(shù)和最新成果。表面工程技術(shù)因在基體 材料表面制造了一層涂層或薄膜，或通過表面改性賦予材料許多特殊性能, 使材料的

6、表面性能大大優(yōu)于材料基體，不僅能大大延伸基體材料的應(yīng)用領(lǐng) 域，而且解決了許多領(lǐng)域中材料無法滿足環(huán)境要求的問題。表面工程技術(shù) 在解決人類發(fā)展中遇到資源、能源、環(huán)境等共同問題中起著不可替代的重 要作用。粘涂工藝的應(yīng)用：近些年，粘涂技術(shù)在設(shè)備維修領(lǐng)域的應(yīng)用得到了飛 速發(fā)展，它除用于絕緣、導(dǎo)電、密封、堵漏外，還廣泛用于零件的耐磨損、 耐腐蝕修復(fù)和預(yù)保護(hù)涂層，也用于修補(bǔ)零件上的各種缺陷如裂紋、劃傷、 尺寸超差、鑄造缺陷等。國內(nèi)外許多研究部門在粘涂層的研制、涂敷工藝 及應(yīng)用方面做了許多工作，獲得了滿意的效果。進(jìn)行的表面處理方法都?xì)w結(jié)于以下常用幾種方法：1、電鍍：將接受電鍍的部件浸于含有被沉積金屬化合物的水

7、溶液中, 以電流通過鍍液，使電鍍金屬析出并沉積在部件上。一般電鍍有鍍鋅、銅、 銀、銘、銅鐮合金等，有時(shí)把煮黑（發(fā)藍(lán)）、磷化等也包括其中。2、熱浸鍍鋅：通過將碳鋼部件浸沒溫度約為510°c的溶化鋅的鍍槽內(nèi) 完成。其結(jié)果是鋼件表面上的鐵鋅合金漸漸變成產(chǎn)品外表面上的鈍化鋅。 熱浸鍍鋁是一個(gè)類似的過程。3、機(jī)械鍍：通過鍍層金屬的微粒來沖擊產(chǎn)品表面，并將涂層冷焊到產(chǎn) 品的表面上。一般螺絲多采用電鍍方式，但用在電力、高速公路等室外的 六角木螺釘?shù)扔脽峤\。電鍍的效果：電鍍的質(zhì)量以其耐腐蝕能力為主要衡量標(biāo)準(zhǔn)，其次是外 觀。耐腐蝕能力即是模仿產(chǎn)晶工作環(huán)境，設(shè)置為試驗(yàn)條件，對其加以腐蝕 試驗(yàn)。電鍍產(chǎn)品

8、的質(zhì)量從以下方面加以控制：(1) 外觀：制品表面不允許有局部無鍍層、燒焦、粗糙、灰暗、起皮、 結(jié)皮狀況和明顯條紋，不允許有針孔麻點(diǎn)、黑色鍍渣、鈍化膜疏松、龜裂、 脫落和嚴(yán)重的鈍化痕跡。(2) 鍍層厚度：緊固件在腐蝕性大氣中的作業(yè)壽命與它的鍍層厚度成 正比。一般建議的經(jīng)濟(jì)電鍍鍍層厚度為0.00015in0.0005 in(412um).熱 浸鍍鋅：標(biāo)準(zhǔn)的平均厚度為54 um (稱呼徑w3/8為43 um),最小厚度為 43 um (稱呼徑w3/8 為 37 um)。(3) 鍍層分布：采用不同的沉積方法，鍍層在緊固件表面上的聚集方 式也不同。電鍍時(shí)鍍層金屬不是均勻地沉積在外周邊緣上，轉(zhuǎn)角處獲得較

9、厚鍍層。在緊固件的螺紋部分，最厚的鍍層位于螺紋牙頂，沿著螺紋側(cè)面 漸漸變薄，在牙底處沉積最薄，而熱浸鍍鋅正好相反，較厚的鍍層沉積在 內(nèi)轉(zhuǎn)角和螺紋底部，機(jī)械鍍的鍍層金屬沉積傾向與熱浸鍍相同，但是更為 光滑而但在整個(gè)表面上厚度要均勻得多。(4) 氫脆：緊固件在加工和處理過程中，尤其在鍍前的酸洗和堿洗以 及隨后的電鍍過程中，表面吸收了氫原子，沉積的金屬鍍層然后俘獲氫。 當(dāng)緊固件擰緊時(shí)，氫朝著應(yīng)力最集中的部分轉(zhuǎn)夠，引起壓力增高到超過基 體金屬的強(qiáng)度并產(chǎn)牛微小的表面破裂。氫特別活動并很快滲入到新形成的 裂隙中去。這種壓力破裂滲入的循環(huán)一直繼續(xù)到緊固件斷裂。通常發(fā)生在 第一次應(yīng)力應(yīng)用后的幾個(gè)小時(shí)之內(nèi)。為了

10、消除氫脆的威脅，緊固件要在鍍 后盡可能快地加熱烘焙，以使氫從鍍層中滲出，烘焙通常在375-4000f(176-190°c )進(jìn)行3-24小時(shí)。 由于機(jī)械鍍鋅是非電解質(zhì)的，這實(shí)際上消 除了氫脆的威脅。(5) 自催化鍍，一般稱為”化學(xué)鍍”、”無電鍍”等自催化鐮磷鍍及工業(yè) 應(yīng)用無電解鍍銀是冃前國際上發(fā)展速度較快的表面處理工藝。它以無公害、 操作簡單和可鍍基底廣泛以及鍍層良好的耐磨耐腐性能受到工業(yè)界普遍矚 目和青睞。自催化鎳磷鍍技術(shù)，是口前國際上發(fā)展速度最快的低溫表面強(qiáng) 化高新技術(shù)。(6) 浸漬鍍，采用硫酸銅、硫酸亞錫為主鹽的置換反應(yīng)浸鍍法在鋼鐵 件表面制得金黃色銅錫合金層。通過添加含氟系陰

11、離子及竣基系陰離子的 絡(luò)合劑、控制銅、錫離子的置換反應(yīng)速度、獲得15%39%銅含量的 合金鍍層、外觀呈182 2k金色、膜層結(jié)合力好、耐蝕性優(yōu)良化學(xué) 鍍仿金的類型有兩種、一種是使用還原劑的化學(xué)還原型、所形成的鍍膜 一般為赤褐色或色澤不好的金色、其鍍膜的附著力差。浸鍍即置換鍍或接 觸鍍、是一種無需外界電流或還原劑、利用兩種金屬的電位差產(chǎn)生的電 動勢驅(qū)動的置換反應(yīng)。浸漬鍍設(shè)備少、效率高、成本低。(7) 陽極氧化接近表血鍍層處理，金屬或合金的電化學(xué)氧化。將金屬 或合金的制件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金屬 氧化物薄膜改變了表面狀態(tài)和性能，如表而著色，提高耐腐蝕性、增強(qiáng)耐 磨性及硬

12、度，保護(hù)金屬表面等。例如鋁陽極氧化，將鋁及其合金置于相應(yīng) 電解液(如硫酸、銘酸、草酸等)中作為陽極，在特定條件和外加電流作用下, 進(jìn)行電解。陽極的鋁或其合金氧化，表面上形成氧化鋁薄層，其厚度為5 20微米,硬質(zhì)陽極氧化膜可達(dá)60200微米。陽極氧化后的鋁或其合金, 提高了其硬度和耐磨性，可達(dá)250500千克/平方毫米，良好的耐熱性， 硬質(zhì)陽極氧化膜熔點(diǎn)高達(dá)2320k ,優(yōu)良的絕緣性,耐擊穿電壓高達(dá) 2000v ,增強(qiáng)了抗腐蝕性能，在o -0.03nac 1鹽霧中經(jīng)幾千小時(shí)不腐蝕。(8) 熱浸鍍鋅，俗稱”鉛水”。(9) 熱浸鍍錫，熱浸鍍錫其主要是將待鍍物利用一半自動工全自動方 式經(jīng)連續(xù)的水洗、酸

13、洗藉以清除待鍍物表面沾污的污物及銹點(diǎn)后，經(jīng)浸漬 助焊劑以利后續(xù)的鍍錫加t之后再浸漬錫液，而后再經(jīng)連串的撒甩、敲捶、 回轉(zhuǎn)等步驟后，藉以去除鍍物本體上多余的錫液及使錫液均勻的布設(shè)于其 上，再施以冷卻干燥后，即可依上述步驟而得一對工作物產(chǎn)生熱浸鍍錫的 作用 (15)陰極濺射，具有足夠能量的帶電粒子或中性粒子碰撞物體表 面時(shí)，可把能量傳遞給表面的原子。只要表面原子獲得的能量大于本身的 電離能，就能擺脫周圍原子的束縛而離開物體表面，這種現(xiàn)象稱為濺射。(10) 真空鍍(vacuum plating)，真空鍍主要包括真空蒸鍍、濺射鍍和 離子鍍幾種類型，它們都是采用在真空條件下，通過蒸僻或?yàn)R射等方式在 塑件表面沉積各種金屬和非金屬薄膜，通過這樣的方式可以得到非常薄的 表面鍍層，同時(shí)具有速度快附著力好的突出優(yōu)點(diǎn)，但是價(jià)格也較高，可以 進(jìn)行操作的金屬類型較少，一般用來作較高檔產(chǎn)品的功能性鍍層，例如作 為內(nèi)部屏蔽層使用。（11）離-了鍍（ion plating）,離了鍍在真空條件下，利用氣體放電使氣 體或被蒸發(fā)物質(zhì)部分電離，并在氣體離子或被蒸發(fā)離子鍍原理圖物質(zhì)離子 的轟擊下，將蒸發(fā)物質(zhì)或其反應(yīng)物沉積在基片上的方法。其中包括磁控濺 射離子鍍、反應(yīng)離子鍍、空心陰極放電離子鍍（空心陰極蒸鍍法）、多弧 離子鍍（陰極電弧離子鍍）等。（12）表面硬化：所謂表面硬化法是指通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ沽慵谋?/p>