ch03表面工程與熱處理

第3章表面工程與熱處理3.1表面工程概述3.2熱處理3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3神奇的表面工程：美國學(xué)者：“上帝創(chuàng)造了物質(zhì)，魔鬼給了一個(gè)表面”，它說明物質(zhì)的表面和內(nèi)部差異很大，性能往往難以駕馭，而表面工程是通過技術(shù)手段改變物質(zhì)表面的形態(tài)、成分、結(jié)構(gòu)或應(yīng)力狀態(tài)，從而獲得神奇的表面性能；經(jīng)過表面處理的地下管道可以防腐，磁帶可以錄下美妙的音樂，而表面涂有氟樹脂的飯鍋則變成了不粘鍋，甚至飛機(jī)也可以隱形，這些都是神奇的表面工程為人類做出的貢獻(xiàn)。概念的提出：伯明翰大學(xué)(UniversityofBirmingham)ThomasBell教授于1983年首次提出，現(xiàn)已發(fā)展成為跨學(xué)科的邊緣性、綜合性、復(fù)合型學(xué)科。表面工程將材料表面與基體一起作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，利用表面改性技術(shù)、薄膜技術(shù)和涂鍍技術(shù)，使材料表面獲得材料本身沒有而又希望具有的性能的系統(tǒng)工程。

在材料表面上所發(fā)生的各種技術(shù)都是表面工程的一部分。zhaozx@4隱形飛機(jī)的隱身原理：把自己隱藏起來，讓敵人暴露在自己的目光下。最早的隱身——迷彩是一種光學(xué)隱身。在視覺上很難分清原來的形狀，如飛機(jī)背上涂迷彩的草綠色，很容易跟草地的顏色混淆；而機(jī)腹涂成天藍(lán)色，跟天空的顏色一致，這樣無論它在地上還是天上，都很難看清楚。但是雷達(dá)一出現(xiàn)，它就失去了作用。雷達(dá)發(fā)射的電磁波像水紋一樣遇到障礙物會(huì)被反射，反射回來的電磁波會(huì)在接收儀上顯示為一個(gè)光點(diǎn)，稱為雷達(dá)反射截面，戰(zhàn)場上可以根據(jù)雷達(dá)反射截面的大小來發(fā)現(xiàn)并推測目標(biāo)大小、速度和距離。B2隱形轟炸機(jī)就是通過縮小自己的雷達(dá)反射截面來實(shí)現(xiàn)隱身的。它的雷達(dá)反射截面是目前世界上各種飛機(jī)里最小的，相當(dāng)于一只水鳥的雷達(dá)反射截面，當(dāng)B2從頭頂飛過，監(jiān)視雷達(dá)的人，在雷達(dá)的接收儀器上看到了光點(diǎn)，會(huì)認(rèn)為是一只鳥。zhaozx@5隱形飛機(jī)的隱身原理：要縮小雷達(dá)反射截面，就要設(shè)計(jì)多棱折面的外形。如第一代隱形飛機(jī)F117，它有一個(gè)奇怪的外形——多棱折面。當(dāng)雷達(dá)波到達(dá)折面后，會(huì)向其他方向反射。利用折面的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對雷達(dá)波的反射，達(dá)到隱形的目的，這種技術(shù)反映了較早的隱形思想。但是對于飛機(jī)來說，平面的設(shè)計(jì)會(huì)使飛機(jī)的阻力增大，升力減少，機(jī)動(dòng)性變差。第二代隱形飛機(jī)，整個(gè)機(jī)體是由曲面組成，為了減少雷達(dá)波的反射，B2上面涂了一種能夠產(chǎn)生等離子體的涂料，在飛行中，該涂料把周圍的空氣電離，形成一層等離子體蒙在飛機(jī)的周圍。使射來的雷達(dá)波或者被散射或者被吸收。但由于此涂料是靠它的輻射來產(chǎn)生電離，因而對人體有害，一般用在無人機(jī)上。有人駕駛的B2上的人造等離子體是用高壓、高溫產(chǎn)生的。它的機(jī)翼前緣加有高電壓，尾噴流里面加有負(fù)離子，因而它的機(jī)翼前緣到機(jī)翼后緣之間能產(chǎn)生幾十萬伏甚至是上千萬伏的電位差，使它機(jī)翼的表面氣流電離，產(chǎn)生等離子體。3.1表面工程概述應(yīng)用實(shí)例1：

汽車輕量化→鋁合金→表面耐磨問題突出→表面耐磨涂層火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的尾噴管內(nèi)壁和燃燒室：需承受2000～3300℃溫度和巨大的熱焰流沖擊3.1表面工程概述

飛船或者洲際導(dǎo)彈的頭部錐體和翼前沿：由于具有幾十倍的音速，并與大氣層摩擦，即所謂氣動(dòng)加熱，其溫度高達(dá)4000～5000℃：

問題：絕大多數(shù)的金屬和合金不能承受如此高的溫度。

解決問題的方法：依靠各種形式的隔熱涂層、防火涂層和燒蝕涂層。

隔熱防火涂層是熱導(dǎo)率低的氧化物：氧化鋁、氧化鋯、氧化釷等。

燒蝕涂層：有機(jī)材料加石英纖維、陶瓷纖維或碳纖維。

應(yīng)用實(shí)例2：3.1表面工程概述定義：表面工程是經(jīng)表面預(yù)處理后，通過表面涂覆金屬或非金屬，以改善表面性能的系統(tǒng)工程。

內(nèi)涵：對產(chǎn)品的表面進(jìn)行一系列形、色、質(zhì)、光等處理，使之更加宜人、更加完美、更能滿足人們多方面的使用要求，是工業(yè)設(shè)計(jì)中必不可少的重要方面。工業(yè)設(shè)計(jì)中常用的表面處理技術(shù)有涂裝、電鍍、氧化著色等。1.表面工程的定義與內(nèi)涵3.1表面工程概述四羊方尊湖南長沙砂子塘戰(zhàn)國凹形鐵鋤表面改性技術(shù)；1表面合成材料技術(shù)；3表面加工技術(shù)；2提高耐磨性、耐蝕性、抗高溫氧化性能、裝飾性，或具有特殊功能（如電性能、磁性能和光電性能等）能夠在材料表面加工或制作各種功能結(jié)構(gòu)元器件的有關(guān)技術(shù)。如光刻技術(shù)、離子刻蝕技術(shù)等表面加工三維合成技術(shù)；4即借助各種手段在材料表面合成新材料的技術(shù)，如納米粒子制備過程中的表面工程技術(shù)、離子注入等快速成型制造上述幾個(gè)要點(diǎn)的組合或綜合；53.1表面工程概述3.1表面工程概述磨損、腐蝕、斷裂是機(jī)械零件工程構(gòu)建的三大主要破壞形式。前二者造成經(jīng)濟(jì)損失占很大比重。數(shù)據(jù)磨損美國：美國國家材料政策委員會(huì)向美國國會(huì)提出的一份報(bào)告：摩擦磨損引起的損失1000億美元/年；德國：1983年，前聯(lián)邦德國調(diào)查，摩擦磨損損失287億馬克；英國：摩擦磨損損失51500英鎊/年；腐蝕美國：國家標(biāo)準(zhǔn)局1978年調(diào)查：

1975年腐蝕損失達(dá)820億美元，占國民生產(chǎn)總值的4.9%；

1995年腐蝕損失達(dá)3000億美元；中國：1983年調(diào)查：腐蝕損失400億元/年腐蝕和磨損均是發(fā)生于機(jī)件表面的材料流失過程，其他形式的失效過程有許多也是從表面開始延緩和控制表面破壞的方法促進(jìn)了表面工程學(xué)的發(fā)展與形成3.1表面工程概述表面工程學(xué)圍繞腐蝕、摩擦與磨損和功能特性（聲，光，磁，電的轉(zhuǎn)換）三大因素，成為80年代后期重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，形成表面工程學(xué)。定義為滿足特定的工程需求，使材料表面或零部件表面具有特殊的成分，結(jié)構(gòu)和性能(或功能)的化學(xué)，物理方法與工藝。內(nèi)涵擴(kuò)展表面工程技術(shù)所涉及的基材包括幾乎所有的工程材料，如金屬、陶瓷、半導(dǎo)體材料、高分子材料、混凝土、木材和各類復(fù)合材料等，所涉及的工藝方法數(shù)以百計(jì)，各具特點(diǎn)。經(jīng)過內(nèi)涵擴(kuò)展以后的表面工程技術(shù)，由單純的表面改性擴(kuò)展到表面加工和合成新材料等領(lǐng)域，涵蓋材料科學(xué)、物理、化學(xué)、冶金、機(jī)械、電子與生物等領(lǐng)域，成為新型的、名副其實(shí)的交叉學(xué)科。表面工程技術(shù)日益得到重視的主要原因：

1）

社會(huì)生產(chǎn)、生活的需要

2）

通過表面處理大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量

3）

節(jié)約貴重材料

4）

實(shí)現(xiàn)材料表面復(fù)合化，解決單一材料無法解決的問題

5）

良好的節(jié)能、節(jié)材效果

6）

促進(jìn)了新興工業(yè)的發(fā)展

★表面工程是多學(xué)科交叉，綜合，復(fù)合系統(tǒng)為特色，逐步發(fā)展的新興學(xué)科，以“表面”“界面”為研究核心。

——實(shí)現(xiàn)基體、界面、表面三者優(yōu)化

3.1表面工程概述3.1表面工程概述防腐性抗磨性表面力學(xué)耐熱性電性能電磁性能密封性表面加工性光學(xué)性能裝飾性·表面工程按照功能分類如下：

1）

表面裝飾：不同光亮、色澤、花紋的組合，使外觀精美、多樣化，增加美感與耐用

2）防腐蝕

：耐環(huán)境氣氛腐蝕，耐淡水、海水腐蝕，耐化學(xué)介質(zhì)浸漬腐蝕等。

3）

耐磨：耐腐蝕磨損、微動(dòng)磨損、磨粒磨損等。

4）熱功能：耐熱、抗高溫氧化、熱絕緣、熱輻射等。

5）光、電、磁等特種功能：反光、消光、超導(dǎo)、導(dǎo)電、絕緣、半導(dǎo)體、電磁屏蔽、吸波、紅外反射、太陽能吸收、輻射屏蔽功能等。

2、表面技術(shù)的分類3.1表面工程概述噴丸處理熱處理3.2.1熱處理概述

1、熱處理概念

熱處理是將材料在固態(tài)下進(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所學(xué)組織與性能工藝。3.2熱處理3.2熱處理

1）定義：熱處理過程一般包括加熱、保溫、冷卻幾個(gè)階段。

加熱的目的：

加熱到相變溫度以上

以獲得高溫組織

保溫的目的：

顯微組織轉(zhuǎn)變完全

溫度均勻

冷卻的目的：

獲得預(yù)期的組織和性能。3.2熱處理2）作用：3.2熱處理（1）

改善材料的加工工藝性能。（2）提高零件或工具的使用性能3）必要條件（1）

材料在不同溫度具有不同的晶體結(jié)構(gòu)（同素異晶性）（2）

固溶體中溶質(zhì)的溶解度隨溫度發(fā)生變化，可形成過飽和固溶體

調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼40CrMo汽缸螺栓生產(chǎn)工藝過程：

下料→鍛造→正火（改善切削加工性能）→粗加工→調(diào)質(zhì)（提高材料綜合性能）→精加工→噴丸3.2熱處理高速鋼W18Cr4V刀具的制造過程：下料→球化退火(降低硬度207～255HB，便于切削加工)→機(jī)械加工→淬火（提高硬度）→冷處理(－80℃左右，減少殘余奧氏體)→高溫回火(550～570℃高溫回火2～4次，二次硬化)→成品4）分類3.2熱處理表面淬火表面熱處理普通熱處理熱處理退火

淬火回火

正火

化學(xué)熱處理火焰加熱表面淬火感應(yīng)加熱表面淬火滲碳滲氮滲金屬FeFe3CSQPNKJHGFEDCBAA+Fe3CA+FL+AA+L+FALL+Fe3CF+Fe3CA+Fe3CⅡA+Fe3CⅡ+LeLeLe+Fe3CⅠLe’+Fe3CⅠLe’P+Fe3CⅡ+Le’P+Fe3CⅡP+FPF+Fe3CⅢC%溫度工業(yè)純鐵的結(jié)晶過程共析鋼的結(jié)晶過程亞共析鋼的結(jié)晶過程過共析鋼的結(jié)晶過程3.2熱處理3.2.2鋼的熱處理一、退火：

將鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫后緩慢冷卻（隨爐冷或砂冷）的熱處理工藝—預(yù)備熱處理。整體熱處理：退火、正火、淬火、回火表面熱處理：表面淬火、化學(xué)熱處理3.2熱處理(1)完全退火：Ac3+（20-30）℃目的：重結(jié)晶細(xì)化晶粒，改善粗大、不均勻組織；↓硬度→改善機(jī)加性能。特點(diǎn)：周期長。應(yīng)用：亞共析鋼/結(jié)構(gòu)鋼預(yù)備熱處理。3.2熱處理(2)去應(yīng)力退火：將鋼加熱到Ac1以下某一溫度保溫后，緩慢冷卻的熱處理工藝。目的：消除鑄、鍛、焊件和機(jī)加工、冷變形過程中的殘余應(yīng)力。

2.正火

正火是將鋼加熱到AC3(或Accm)以上30-50℃，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在空氣中冷卻的熱處理工藝。

第一節(jié)鋼的熱處理3.2熱處理2、正火：

將鋼加熱到Ac3（亞共析鋼）或Accm（過共析鋼）以上30-50℃，保溫后在空氣中冷卻，得到P類（如S）組織的熱處理工藝。特點(diǎn)：組織尺寸<退火組織強(qiáng)度、硬度>退火，成本<退火。（二）淬火(quenching)與回火(tempering)1．淬火

將鋼加熱到AC3(亞共析鋼)或AC1（過共析鋼）以上一定溫度，保溫后以大于臨界冷卻速度的冷速得到馬氏體(或下貝氏體)的熱處理工藝叫淬火。常用的淬火介質(zhì)為水及水基液體。

3.2熱處理1．淬火目的：為了獲得馬氏體/等溫淬火后為下貝氏體，提高鋼的力學(xué)性能淬火溫度：選擇淬火溫度的原則是獲得均勻細(xì)小的奧氏體。最常用的淬火介質(zhì)：水和油。3.2熱處理●

水是經(jīng)濟(jì)且冷卻能力較強(qiáng)的淬火介質(zhì)。如表所示：●

油主要用于合金鋼或小尺寸碳鋼工件的淬火?！袢廴跔顟B(tài)的鹽也常用作淬火介質(zhì)，稱作鹽浴。這類介質(zhì)只適用于形狀復(fù)雜和變形要求嚴(yán)格的小件的分級淬火和等溫淬火。●近年來出現(xiàn)聚乙烯醇水溶液、三乙醇銨水溶液、高濃度硝鹽水溶液等淬火介質(zhì)。2．回火回火是將淬火后的鋼加熱到A1以下溫度，保溫一段時(shí)間，然后置于空氣或水等介質(zhì)中冷卻的熱處理工藝。淬火后的工件能直接使用嗎？1、馬氏體是不穩(wěn)定組織；另外還有一定數(shù)量的殘余奧氏體；2、淬火后的性能不能滿足工件的使用要求，如脆性太大；3、淬火后工件內(nèi)部有內(nèi)應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致工件的變形或開裂；3.2熱處理2．回火目的：穩(wěn)定組織調(diào)整性能消除內(nèi)應(yīng)力3.2熱處理硬度強(qiáng)度塑性℃淬火鋼在回火時(shí)的性能變化2．回火

回火類型

(1)低溫回火低溫回火溫度約為l50-250℃，回火組織為回火馬氏體。

(2)中溫回火中溫回火溫度一般在250-500℃之間，回火的組織為回火屈氏體。

(3)高溫回火高溫回火溫度約為500-650℃，回火組織為回火索氏體。3.2熱處理低溫回火

回火溫度為150℃～250℃。

回火后組織為回火馬氏體。

低溫回火的目的是降低淬火應(yīng)力，提高工件韌性，保證淬火后的高硬度(一般為58HRC～64HRC)和高耐磨性。適用于工具、模具和表面處理件。

中溫回火回火溫度為350℃～500℃，回火后組織為回火屈氏體(回火T)。

回火屈氏體具有高的彈性極限和屈服強(qiáng)度，同時(shí)也具有一定的韌性，硬度一般為35HRC～45HRC。適用于彈簧等彈性元件。高溫回火回火溫度為500℃～650℃,得到粒狀滲碳體和鐵素體基體的混和組織,稱回火索氏體。在生產(chǎn)中將淬火后高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)后得到的回火索氏體具有良好的綜合力學(xué)性能，回火后硬度為200～330HB。

廣泛用于軸類、齒輪、連桿等受力復(fù)雜的零件。

3.2.4表面淬火和化學(xué)熱處理普通熱處理的“四把火”，它們在生產(chǎn)實(shí)踐應(yīng)用十分廣泛，也有局限性。對于零件的表面及心部性能要求不同的情況下，如：表面高硬度、高耐磨（1）表硬里韌心部足夠的塑韌性

（2）表面要求具有良好的物理化學(xué)性能就只能采用：表面熱處理3.2熱處理

途徑有二

改變鋼的表層組織，不改變化學(xué)成份→表面淬火

改變鋼的表層化學(xué)成份→化學(xué)熱處理

3.2.4表面淬火和化學(xué)熱處理1.概述

表面熱處理是指僅對工件表面進(jìn)行熱處理以改變其組織和性能的工藝。

化學(xué)熱處理是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其他化學(xué)成分，組織和性能的熱處理工藝。3.2熱處理3.2熱處理

2.表面淬火提高表面硬度，保持心部良好的塑韌性。使零件具有“表硬里韌”的力學(xué)性能。*目的：

將工件表面快速加熱到淬火溫度，然后迅速冷卻，僅使表面層獲得淬火組織，而心部仍保持淬火前組織的熱處理方法。*表面淬火：一種不改變鋼表層化學(xué)成分,但改變表層組織的局部熱處理工藝。*工藝方法感應(yīng)加熱(高、中、工頻)火焰加熱電接觸加熱法等表面淬成M—硬；心部保持正火或調(diào)質(zhì)態(tài)—韌。1、感應(yīng)加熱的基本原理感應(yīng)加熱表面淬火示意圖

交流電交變磁場感應(yīng)電流一、感應(yīng)加熱表面淬火渦流表層加熱淬火冷卻集膚效應(yīng)（mm）

感應(yīng)表面淬火使采用電磁感應(yīng)方法使零件表面迅速加熱，然后迅速噴水冷卻的一種熱處理操作方法。*熱源：“渦流效應(yīng)”產(chǎn)生的焦耳熱。

因?yàn)闇u流的“集膚效應(yīng)”*電流透入深度δ:Q=0.24I2Rt

渦流產(chǎn)生的熱量Q：為什么只能表面加熱？

I—渦流強(qiáng)度;R—材料電阻;t—時(shí)間水

f－交流電頻率Hzδ－電流透入深度mm高頻感應(yīng)加熱中頻感應(yīng)加熱工頻感應(yīng)加熱頻率范圍200~300kHz1~10kHz50Hz淬硬層深度0.5~2mm2~10mm10~15mm應(yīng)用舉例在摩擦條件下工作的零件，如小齒輪、小軸承受扭矩、壓力載荷的大型零件，如冷軋輥等感應(yīng)加熱表面淬火的電流頻率

承受扭矩、壓力載荷的零件，如曲軸、大齒輪等2、感應(yīng)加熱電流頻率選用式中：f－交流電頻率Hzδ－電流透入深度mm

電流透入深度：Q=0.24I2Rt式中：Q—渦流產(chǎn)生的熱量

I—渦流強(qiáng)度

R—材料電阻

t—時(shí)間

渦流產(chǎn)生的熱量：感應(yīng)加熱淬火機(jī)床

*預(yù)備熱處理→正火或調(diào)質(zhì)3、表面淬火用鋼用鋼：中C鋼或中C合金鋼（0.4-0.5%C）淬火后表面硬度HRC58-60改善心部組織,以達(dá)到性能要求使表層原始組織細(xì)化,在進(jìn)行表面淬火時(shí)獲得成分均勻的M.舉例：機(jī)床齒輪45下料→鍛造→正火→加工齒形→高頻淬火＋低溫回火→磨齒→裝配目的:*鋼件表面淬火后應(yīng)進(jìn)行低溫回火或自回火。表層為M細(xì)（隱晶M），中心為原始組織具有“表硬里韌”的性能。熱處理:3).

疲勞強(qiáng)度高→表層為殘余壓應(yīng)力4).

可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、生產(chǎn)率高、成本降低4、感應(yīng)加熱表面淬火的特點(diǎn)1).

淬火溫度高(Ac3+80～150℃)，加熱速度快、時(shí)間短不易氧化、脫碳，變形小。2).M細(xì)，同一種材料，比普通淬火硬度提高2~3HRC，且韌性好；*不足：設(shè)備較貴、復(fù)雜零件的感應(yīng)器不易制造。

應(yīng)用氧氣-乙炔（或其它可燃?xì)猓┗鹧鎸ぜ砻孢M(jìn)行加熱，隨之快速冷卻的工藝。這種方法可獲得2～6mm的淬透深度，設(shè)備簡單，成本低，適于單件或小批量生產(chǎn)。（2~6mm）1.火焰加熱表面淬火二、火焰加熱表面淬火

用氧－乙炔焰快速加熱零件表面，使其達(dá)到奧氏體化溫度，并迅速噴水冷卻，使其表層獲得一定深度的淬硬層。2.火焰加熱表面淬火應(yīng)用及其缺點(diǎn)應(yīng)用：中碳鋼、中碳合金鋼及鑄鐵件、小批生產(chǎn)，或大工件的表面淬火。缺點(diǎn)：加熱不均勻，表面質(zhì)量不高、生產(chǎn)率不高。*設(shè)備簡單,操作方便,成本低。*淬火質(zhì)量不穩(wěn)定。*適于單件、小批量及大型零件的生產(chǎn)3.火焰加熱表面淬火的特點(diǎn)三、電接觸加熱表面淬火

采用低電壓、大電流，通過壓緊在工件表面的滾輪與工件形成回路，靠接觸電阻熱實(shí)現(xiàn)快速加熱，滾輪移去后即進(jìn)行自激冷淬火。淬硬層達(dá)0.15-0.35mm，硬度均勻，且變形小，目前主要用于導(dǎo)軌的強(qiáng)化。

3.2熱處理

3.化學(xué)熱處理

將金屬工件放人一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學(xué)成分、組織和性能的熱處理工藝叫做化學(xué)熱處理。根據(jù)滲入元素的不同，化學(xué)熱處理可分為滲碳、滲氮、碳氮共滲等。活性原子從工件表層向內(nèi)部的擴(kuò)散化學(xué)熱處理的基本過程:滲劑分解出活性原子→工件表面吸收活性原子→一、什么是化學(xué)熱處理？鋼件和鑄鐵件非金屬元素、金屬元素C、N、O、S、B，與Fe形成間隙固溶體和化合物，強(qiáng)化表面，提高表面的力性與Fe形成置換固溶體，Cr提高抗蝕性、Al提高抗氧化性、Si提高抗酸性能■化學(xué)熱處理：就是把工件放在一定溫度的化學(xué)介質(zhì)中保溫，讓一些化學(xué)元素滲入工件的表層，改變表面的化學(xué)成分，進(jìn)而改變組織及性能的熱處理工藝。（1）工件有吸收這些元素的能力■化學(xué)熱處理應(yīng)具備的條件：即：有溶解度或能形成化合物（2）滲入元素應(yīng)具備活性即：能產(chǎn)生活性原子“活性原子”是指那些在一定的化學(xué)反應(yīng)中剛產(chǎn)生的，以原子狀態(tài)存在的元素。2）吸收:活性原子被零件表面吸收和溶解。零件本身具有吸收滲入原子的能力即對滲入原子有一定的溶解度或能與之化合,

形成化合物。3）擴(kuò)散:活性原子由零件表面向內(nèi)部擴(kuò)散,形成一定的擴(kuò)散層（滲層）。1）滲劑分解:化學(xué)介質(zhì)在高溫下釋放出待滲的活性原子。

2COCO2+〔C〕分解－吸收一擴(kuò)散■化學(xué)熱處理的一般過程：

在整個(gè)化學(xué)熱處理進(jìn)程中，上述三個(gè)基本過程是同時(shí)發(fā)生而又彼此密切相關(guān)的。三者互相配合，互相制約。熱處理工作者的任務(wù)就是合理控制各種工藝參數(shù)(如溫度、滲劑、爐壓與時(shí)間等)，調(diào)節(jié)好分解、吸收與擴(kuò)散三者的關(guān)系，以獲得理想的化學(xué)熱處理速度和合理的滲層組織。擴(kuò)散層的組織與滲入元素和基體金屬所組成的相圖有關(guān)。如果滲入元素與基體金屬可以無限互溶，則擴(kuò)散層的組織只是單一的固溶體，表層與心部的差別只是濃度不同。如果滲入元素與基體金屬之間組成有限固溶體，并能形成一系列的化合物時(shí)，情況就比較復(fù)雜，擴(kuò)散層內(nèi)常常有相變過程發(fā)生，伴隨著化合物的形成。

適用鋼種：0.10～0.25％C低碳鋼、低碳合金鋼二、鋼的滲碳目的：使鋼件表層獲得高的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，而心部仍保持一定的強(qiáng)度和較高的韌性。

1、定義：將鋼件置于滲碳介質(zhì)中加熱、保溫，使活性碳原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。氣體滲碳固體滲碳液體滲碳目前廣泛應(yīng)用的是氣體滲碳法。2、滲碳方法井式氣體滲碳爐1）氣體滲碳

按熱源分為電加熱爐和煤氣加熱爐。煤油風(fēng)扇電機(jī)廢氣火焰爐蓋電阻絲耐熱罐工件爐體1）氣體滲碳方法：滴注式滲碳介質(zhì)：苯、醇、煤油等液體工藝：將工件裝在密封的滲碳爐中，加熱到900～950℃(常用930℃)，向爐內(nèi)滴入煤油、苯、甲醇、丙酮等有機(jī)液體，在高溫下分解成CO、CO2、H2及CH4等氣體組成的滲碳?xì)夥铡４笮途綕B碳爐2）固體滲碳常用的滲碳劑：木炭或骨炭等常用的催滲劑：碳酸鋇或碳酸鈉滲碳工藝：工件+滲碳劑密封裝入滲碳箱中，

加熱至900～950℃保溫。固體滲碳法示意圖零件滲碳劑試棒蓋泥封滲碳箱3）液體滲碳

設(shè)備：內(nèi)熱式或外熱式鹽爐

液體滲碳（無毒）鹽浴的組成：

供碳劑——木碳粉、尿素[（NH2）2CO]

基體鹽——NaCl2+KCl（加熱介質(zhì)）

催滲劑——Na2CO3等將零件在鹽浴中加熱并滲碳鍛造（問題）→正火（目的）→機(jī)械加工【可否與滲碳工藝倒置】→滲碳（組織）→淬火+低溫回火（工藝）→精加工滲碳工件的最終組織、性能

滲碳工件的一般工藝路線1)定義:向鋼的表面滲入氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌及抗蝕性能的零件。三、鋼的滲氮(俗稱氮化)1、滲氮3）滲氮原理：NH3550℃分解活性[N]表面形成固溶體或氮化物達(dá)到一定滲層0.40~0.60mm40~70h2、方法及工藝：

常用的滲氮方法有氣體滲氮、離子滲氮、氮碳共滲（軟氮化）等。生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是氣體滲氮。井式氣體氮化爐滲氮工藝:

加熱溫度500～600℃;

保溫時(shí)間20～50h。（離子滲氮15～20h）氣體滲氮

在滲氮爐內(nèi)通入氨氣，在380℃以上氨分解出活性氮原:2NH3→3H2+2[N]活性氮原子被工件表面吸收并溶入表面，在保溫過程中向里擴(kuò)散，形成滲氮。氮化層厚度

0.3～0.5mm3、滲氮后的組織含有Al、Cr、Mo等元素的合金鋼C、N和Fe的化合物C、N溶于α-Fe的固溶體彌散合金氮化物（如AlN等）氮化用鋼:35CrMo、18CrNiW、38CrMoAlA(氮化王牌鋼)等。表層:Fe4N、Fe2N、AlN、CrN、

MoN、TiN、VN。心部:S回。滲氮用鋼為wC=0.15%～0.45%的合金結(jié)構(gòu)鋼。應(yīng)用高速傳動(dòng)的精密齒輪，高精度機(jī)床主軸等

滲氮工件的工藝路線下料→鍛造退火粗加工調(diào)質(zhì)精加工去應(yīng)力退火滲氮粗磨→→→→→→→精磨或研磨（拋光）→

滲氮的應(yīng)用

精密齒輪、主軸、汽缸、鏜桿、壓鑄模具等。需要指出：滲氮前要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，使工件心部得到回火索氏體。四.鋼的碳氮共滲---氰化處理1)定義:向鋼的表面同時(shí)滲入碳和氮原子的過程。2)目的:獲得具有表硬里韌性能的零件。3)方法固體碳氮共滲氣體碳氮共滲液體碳氮共滲高溫中溫低溫4)工藝:合金結(jié)構(gòu)鋼HRC53～60中溫氣體碳氮共滲800～8601～8以滲碳為主0.5～0.8mm淬火+低溫回火合金工具鋼HRC54～63低溫氣體碳氮共滲500～6001～6以滲氮為主0.1～0.4mm不需要材料性能名稱溫度(℃)時(shí)間(h)作用滲層熱處理

1.中溫氣體碳氮共滲（820～860℃）滲劑：滲碳劑（如煤油）＋氨氣定義：將工件置于能產(chǎn)生碳、氮活性原子的介質(zhì)中加熱并保溫，使工件表面同時(shí)滲入碳和氮原子然后按適當(dāng)方式冷卻的化學(xué)熱處理工藝。四、鋼的碳氮和氮碳共滲目的：↑鋼的硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度設(shè)備：在各種普通滲碳爐的基礎(chǔ)上，增加一套供氨裝置即可用于碳氮共滲。應(yīng)用：可用于低、中碳鋼和低中碳合金鋼制造的零件。如：汽車、機(jī)床上的各種齒輪、蝸輪蝸桿和軸類零件等。C-N共滲淬火后的組織:心部：工件尺寸較小淬透時(shí)為：M低碳工件尺寸較大淬不透時(shí)為：M低碳+B或T、F滲層表層：含氮的高碳M（細(xì)針狀或隱晶狀）

+少量A′

+碳氮化合物K（顆粒狀）滲劑：尿素（NH2）2CO、甲酰胺、三乙醇胺等設(shè)備：一般的氣體滲碳爐皆可。組織：與滲氮層大致相同，但由于碳的作用，化合物層的成分有所變化（Fe2～3（N，C)+Fe4N)。2.低溫氣體氮碳共滲（軟氮化）溫度：500～570℃工藝特點(diǎn)：

（1）

軟氮化的工件變形很小，精度無明顯變化。（2）工件的耐磨性、疲勞強(qiáng)度、抗咬合和抗檫傷等性能高。（3）與滲氮相比其滲層硬而韌，故不易產(chǎn)生剝落。應(yīng)用：

不受鋼種限制。普遍用于模具、量具及耐磨零件處理。如3Cr2W8壓鑄模經(jīng)軟氮化處理其壽命提高3～5倍；高速鋼刀具經(jīng)軟氮化處理后壽命可提高20～200%。五、離子滲氮基本原理：

置于低真空度容器內(nèi)的工件在輝光放電的作用下，帶電氮離子轟擊工件表面，使其溫度升高，并滲入工件表層。設(shè)備：離子滲氮爐（井式或鐘罩式）滲氮?jiǎng)篘2＋H2、氨氣、氨分解氣優(yōu)點(diǎn)：

滲層質(zhì)量高，工件變形小，處理溫度范圍寬，工藝可控性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)局部防滲，滲速快，生產(chǎn)周期短，熱效高，無污染，處理后工件潔凈，工作環(huán)境好。3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3.3表面工程技術(shù)方法與工藝表面工程技術(shù)的概念和特點(diǎn)表面工程技術(shù)——又稱為表面處理，它是使材料或零件表面具有特殊的成分、結(jié)構(gòu)和性能（或功能）的化學(xué)、物理方法與工藝特點(diǎn)：主要作用于基材表面，對遠(yuǎn)離表面的基材內(nèi)部組織與性能影響不大。采用表面涂（鍍）、表面合金化技術(shù)取代整體合金化。表面處理兼有表面裝飾和防護(hù)功能。表面工程技術(shù)的方法分類

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝表面防腐、保護(hù)處理——在材料表面施以覆蓋層達(dá)到防腐目的。常用的有電鍍、涂料涂裝等。表面裝飾加工——通過對工程材料表面拋光、金屬著色、光亮鍍層等方法達(dá)到表面裝飾的目的3.3.1.電鍍

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝1、電鍍的概念、目的和特點(diǎn)電鍍——是一種用電化學(xué)方法在鍍件表面上沉積所需形態(tài)的金屬覆層工藝。是指在含有欲鍍金屬的鹽類溶液中，在直流電的作用下，以被鍍基體金屬為陰極，以欲鍍金屬或其他惰性導(dǎo)體為陽極，通過電解作用，在基體上獲得結(jié)合牢固的金屬膜的表面工程技術(shù)。目的——改善材料的外觀，賦予材料表面的各種物理化學(xué)性能，如耐蝕性、裝飾性、耐磨以及特殊的電、磁、光、熱等表面特性和其它物理性能等。特點(diǎn)——具有工藝設(shè)備簡單、操作方便、加工成本低、操作溫度低等特點(diǎn)，是表面工程技術(shù)中最常用的方法。電鍍示意圖3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3.3表面工程技術(shù)方法與工藝鍍覆層主要是各種金屬和合金。單金屬鍍層有鋅、鎘、銅、鎳、鉻、錫、銀、金、鈷、鐵等數(shù)十種；合金鍍層有鋅-銅、鎳-鐵、鋅-鎳-鐵等一百多種。3.3表面工程技術(shù)方法與工藝電鍍黑鎳系列電鍍鋅系列2、鍍層的分類

（特性及用途）3.3表面工程技術(shù)方法與工藝（1）防護(hù)性鍍層約占60％左右。鍍種有鋅、鎘、錫及其合金，如鋅鎳、鋅鐵、鋅錫、鋅鈦、鎘鈦、錫鎳等。主要用于鋼鐵件在大氣和其它環(huán)境中的防銹、防腐蝕。（2）裝飾性鍍層約占30％左右。這類鍍種除要求有較高的防腐蝕性外，對表面的裝飾性也有較高的要求。如電鍍銅鎳鉻、鎳鉻、鎳鍍層上鍍仿金等。（3）功能性鍍層

這類鍍層除了有一定的防腐蝕性和裝飾性外，主要要求鍍層本身的特殊性質(zhì)和功能，因此稱為功能性鍍層，主要有以下幾種：

(1)耐磨和減摩鍍層。前者采用電鍍硬鉻鍍層、電鍍以及化學(xué)鍍鎳磷鍍層和復(fù)合鍍鎳鍍層等提高工件表面硬度以增加抗磨損能力：例如氣缸、活塞環(huán)、軸、模具和量具等。后者多用于滑動(dòng)接觸面，在這些接觸面上鍍上能起固體潤滑劑作用的韌性金屬(減摩合金)就可以減小滑動(dòng)摩擦，這種鍍層多用在軸瓦或軸套上，常使用錫、鉛錫合金、銀鉛合金以及鉛錫銻三元合金等。

(2)導(dǎo)電性鍍層。在無線電及通信技術(shù)中大量使用提高表面導(dǎo)電性能的鍍層，一般有鍍銅、鍍銀，同時(shí)要求耐磨的則鍍銀銻合金、銀金和金、金鈷合金等。

(3)磁性鍍層。用于提高某些金屬工件的磁性要求，一般鍍以鎳鐵、鎳鈷、鎳鈷磷等合金鍍層。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝（3）功能性鍍層

(4)高溫抗氧化鍍層。用于保護(hù)金屬工件在高溫下不被腐蝕，如轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔用鍍鉻來防護(hù)，噴氣發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子葉片也采用鉻合金鍍層，在更特殊場合下甚至采用鉑銠合金鍍層做耐高溫抗氧化層。

(5)修復(fù)性鍍層。用于重要的機(jī)械零部件的修復(fù)，如汽車、拖拉機(jī)的曲軸、鍵、紡織機(jī)的壓輥等都可進(jìn)行電鍍修復(fù)。用于修復(fù)性的鍍層有銅、鐵、硬鉻等。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3、電鍍的工藝過程1）鍍前處理

包括機(jī)械拋光、噴砂、除油、除銹、活化、預(yù)處理。不同的材料采用不同的前處理方法2）電鍍電鍍的實(shí)施方式（1）掛鍍：主要適用于外形尺寸較大的零件。（2）滾鍍：主要適用于尺寸較小、批量較大的零件。（3）刷鍍：一般用于局部修復(fù)。（4）連續(xù)電鍍：用于線、帶、板材的大批量電鍍。3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3）鍍后處理

（1）鈍化在新鍍出的鍍層表面人為地形成一層致密的氧化物膜，使鍍層金屬與空氣隔絕，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。

（2）浸膜在鍍后的金屬零件表面浸涂一層有機(jī)或無機(jī)高分子膜，以提高鍍層的防護(hù)性和裝飾性。

（3）除氫有些金屬如鋅，在電沉積過程中，除自身沉積出來外，還會(huì)析出氫，這部分氫滲入鍍層中，使鍍件產(chǎn)生脆性，甚至斷裂。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝4、常見電鍍層的性質(zhì)與用途3.3表面工程技術(shù)方法與工藝電鍍層質(zhì)量的基本要求1)與基體結(jié)合力牢固，附著力好2)鍍層完善，結(jié)晶細(xì)致緊密，孔隙率小3)具有良好的物理、化學(xué)及力學(xué)性能4)具有符合標(biāo)準(zhǔn)的鍍層厚度，而且均勻4、常見電鍍層的性質(zhì)與用途3.3表面工程技術(shù)方法與工藝1）鋅鍍層鋅鍍層在大氣條件下對鋼鐵零件為陽極性鍍層，經(jīng)彩色鈍化后，明顯地提高了鍍層的保護(hù)性能并改善了外觀。主要用于防止鋼鐵零件的腐蝕，其鍍層價(jià)格低廉，耐腐蝕性能優(yōu)良，應(yīng)用量大面廣。2）鎘鍍層鎘鍍層在海洋和高溫大氣的環(huán)境中，對鋼鐵零件為陽極性鍍層，鍍層比較穩(wěn)定，耐腐蝕性強(qiáng)，潤滑性能好，在航空及電子工業(yè)中應(yīng)用較多。3）錫鍍層錫鍍層對鋼鐵件為陰極性鍍層。因此，只有當(dāng)鍍層無孔隙時(shí)才能機(jī)械地保護(hù)鋼鐵零件不被腐蝕。它具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，與硫及硫化物幾乎不起作用，焊接性能良好，對滲氮有屏蔽作用。4）銅鍍層銅鍍層對鋅、鐵等金屬為陰極性鍍層，常常用于鋼鐵或某些塑料上作為鍍銅/鎳防護(hù)-裝飾性鍍層的底層或中間層，也可用于印刷電路、電鑄模等方面。5）鎳鍍層鎳鍍層對鋼鐵零件為陰極性鍍層，它具有較高的硬度，抗蝕性比銅高，能耐堿，也比較能耐酸。常用于鋼鐵零件的鍍銅/鎳/鉻防護(hù)-裝飾性鍍層的中間層及酸性鍍銅前的預(yù)鍍。

6）鉻鍍層鉻鍍層對鋼鐵零件為陰極性鍍層。它具有較高的耐熱性，常溫下硬度好，耐磨性好，光反射性強(qiáng)，被廣泛用于提高零件的耐磨性、光反射性以及修復(fù)尺寸和裝飾等方面。

7）銀鍍層銀鍍層對于常用金屬為陰極鍍層，其導(dǎo)電、焊釬性能優(yōu)良，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，主要用于電器工業(yè)中的導(dǎo)電部件及其焊接部位，還用于防護(hù)-裝飾性鍍層，如樂器、餐具、光學(xué)儀器及工藝品。

8）金鍍層

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝鍍鉻3.3表面工程技術(shù)方法與工藝鍍鉻層的性質(zhì)和用途：鉻是一種微帶天藍(lán)色的銀白色金屬。電極電位雖然很負(fù)，但它有很強(qiáng)的鈍化性能，在大氣中很快鈍化，顯示出具有貴金屬的性質(zhì)，所以鋼鐵零件鍍鉻層是陰極鍍層。鉻層在大氣中鈍化后很穩(wěn)定，能長期保持其光澤，在堿、硝酸、硫化物、碳酸鹽以及有機(jī)酸等腐蝕介質(zhì)中非常穩(wěn)定，但可溶于鹽酸等氫鹵酸和熱的濃硫酸中。鉻鍍層硬度高（HV800～110kg/mm2），耐磨性好，反光能力強(qiáng)，有較好的耐熱性。在500℃以下光澤和硬度均無明顯變化；溫度大于500℃開始氧化變色；大于700℃時(shí)才開始變軟。由于鍍鉻層的優(yōu)良性能，廣泛用作防護(hù)—裝飾性鍍層體系的外表層和功能鍍層。鍍鉻層的種類

（1）防護(hù)—裝飾性鍍鉻

防護(hù)—裝飾性鍍鉻，俗稱裝飾鉻。它具有防腐蝕和外觀裝飾的雙重作用。為達(dá)此目的在鋅基或鋼鐵基體上必須先鍍足夠厚度的中間層，然后在光亮的中間鍍層上鍍以0.25～0.5μm的薄層鉻。例如鋼基上鍍銅、鎳層再鍍鉻、低錫青銅上鍍鉻、多層鎳上鍍鉻、鎳鐵合金鍍層上鍍鉻等等。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝裝飾性鍍鉻是鍍鉻工藝中應(yīng)用最多的。

裝飾鍍鉻的特點(diǎn)是：

①要求鍍層光亮；

②鍍液的覆蓋能力要好，零件的主要表面上應(yīng)覆蓋上鉻；

③鍍層厚度薄，通常在0.25～0.5μm之間，國內(nèi)多用0.3μm。為此裝飾鍍鉻常用300～400g/L的高濃度，近些年來加入稀土等添加劑，濃度可降至150～200g/L，覆蓋能力、電流效率明顯提高，是研究開發(fā)和工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的發(fā)展方向。

防護(hù)—裝飾鍍鉻廣泛用于汽車、自行車、日用五金制品、家用電器、儀器儀表、機(jī)械、船舶艙內(nèi)的外露零件等。經(jīng)拋光的鉻層有很高的反射系數(shù)，可作反光鏡。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝（2）鍍硬鉻（耐磨鉻、工業(yè)鍍鉻）

在一定條件下沉積的鉻鍍層具有很高硬度和耐磨損性能，硬鉻的維氏硬度達(dá)到900～1200kg/mm2,鉻是常用鍍層中硬度最高的鍍層，可提高零件的耐磨性，延長使用壽命。如工、模、量、卡具；機(jī)床、挖掘機(jī)、汽車、拖拉機(jī)主軸；切削刀具等鍍硬鉻。

鍍硬鉻可用于修復(fù)被磨損零件的尺寸公差。嚴(yán)格控制鍍鉻工藝，準(zhǔn)確地按規(guī)定尺寸鍍鉻，鍍后不需再進(jìn)行機(jī)械加工的則稱為尺寸鍍鉻法。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝（3）乳白鉻鍍層

在較高溫度（65～75℃）和較低電流密度下（20±5A/dm2）獲得的乳白色的無光澤的鉻稱為乳白鉻。鍍層韌性好，硬度較低，孔隙少，裂紋少，色澤柔和，消光性能好，常用于量具、分度盤、儀器面板等鍍鉻。

在乳白鉻上加鍍光亮耐磨鉻，稱為雙層鍍鉻。在飛機(jī)、船舶零件以及槍炮內(nèi)腔上得到廣泛應(yīng)用。

（4）松孔鍍鉻

通常在鍍硬鉻之后，用化學(xué)或電化學(xué)方法將鉻層的粗裂紋進(jìn)一步擴(kuò)寬加深，以便吸藏更多的潤滑油脂，提高其耐磨性，這就叫松孔鉻。松孔鍍鉻層應(yīng)用于受重壓的滑動(dòng)摩擦件及耐熱、抗蝕、耐磨零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)腔、活塞環(huán)等。

（5）黑鉻

在不含硫酸根而含有其他催化劑的鍍鉻中，可鍍?nèi)〖兒谏你t層，以氧化鉻為主成分，故耐蝕性和消光性能優(yōu)良，應(yīng)用于航空、光學(xué)儀器、太陽能吸收板及日用品之防護(hù)—裝飾。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝鍍鎳3.3表面工程技術(shù)方法與工藝

鎳是銀白色微黃色的金屬，具有鐵磁性，密度8.9g·cm-3，熔點(diǎn)為1453℃。金屬鎳易溶于稀硝酸，難溶于鹽酸和硫酸，在硝酸中處于鈍化狀態(tài)。在空氣中，鎳與氧作用，表面迅速生成一層極薄的鈍化膜，能抵抗大氣、堿和一些酸的腐蝕。鎳與強(qiáng)堿不發(fā)生作用。鍍鎳層結(jié)晶細(xì)小，容易拋光。鍍鎳層的孔隙率高，只有當(dāng)鍍層厚度超過25μm時(shí)才基本上無孔。因此薄的鍍鎳層不能單獨(dú)用來作為防護(hù)性鍍層，而常常是通過組合鍍層，如銅/鎳/鉻、鎳/銅/鎳/鉻或雙層鎳、三層鎳/鉻來達(dá)到既能防護(hù)又能裝飾的雙重目的。鍍鎳的應(yīng)用：可分為防護(hù)裝飾性和功能性兩方面。

防護(hù)裝飾鍍層，鎳可以鍍覆在低碳鋼、鋅鑄件、某些鋁合金、銅合金等表面上，保護(hù)基體材料不受腐蝕，并通過拋光暗鎳層和直接鍍光亮鎳的方法獲得光亮的鍍鎳層，達(dá)到裝飾的目的。

另外，也有在光亮鎳鍍層上鍍一層金，或鍍一薄層仿金鍍層，并覆以透明的有機(jī)覆蓋層，從而獲得金色裝飾層，或在光亮鎳鍍層上浸、噴仿金涂料，或經(jīng)化學(xué)或電化學(xué)處理得到各種色調(diào)的轉(zhuǎn)化膜層、多彩色調(diào)的金屬鍍層、涂層。

近十年來得到很快的發(fā)展和應(yīng)用。鍍鎳層作為防護(hù)裝飾鍍層，廣泛的應(yīng)用在自行車、縫紉機(jī)、鐘表、家用電器、日用五金制品、儀表、汽車、摩托車、照相機(jī)等的零部件上。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝功能性鎳鍍層：如修復(fù)被磨損、被腐蝕的零件，采用刷鍍技術(shù)進(jìn)行局部電鍍。采用電鑄工藝，用來制造印刷行業(yè)的電鑄版、唱片模以及其它模具。

厚的鍍鎳層具有良好的耐磨性，可作為耐磨鍍層。尤其是近幾年來發(fā)展了復(fù)合電鍍，可沉積出夾有耐磨微粒的復(fù)合鎳鍍層，其硬度和耐磨性比鍍鎳層更高。若以石墨或氟化石墨作為分散微粒，則獲得的鎳-石墨或鎳-氟化石墨復(fù)合鍍層就具有很好的自潤滑性，可用作為潤滑鍍層。

黑鎳鍍層作為光學(xué)儀器的鍍覆或裝飾鍍覆層亦都有著廣泛的應(yīng)用。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝鍍銀3.3表面工程技術(shù)方法與工藝

銀是一種白色光亮、可鍛及可塑的金屬。對常用金屬而言，它是陰極性鍍層。為此在鍍銀前必須要進(jìn)行預(yù)鍍。銀具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性、電導(dǎo)率；易于拋光，有優(yōu)良的反光性能；焊接性能和結(jié)合強(qiáng)度良好。故在電子工業(yè)、通訊設(shè)備、儀器儀表、飛機(jī)、光學(xué)儀器以及高頻元件和波導(dǎo)等方面得到廣泛的應(yīng)用。銀在堿液和某些有機(jī)酸中十分穩(wěn)定；除硝酸外，在其它酸中也比較穩(wěn)定；對水和大氣中的氧不起作用。因而在裝飾件、餐具、徽章等工藝品方面得到應(yīng)用。銀在含有氯化物和硫化物的空氣中，表面會(huì)很快變色并失去反光能力，而且嚴(yán)重地影響鍍層的焊接性能和導(dǎo)電性，因而鍍銀后一般都要進(jìn)行鍍后處理，并進(jìn)行鍍銀后的防變色處理以隔絕銀層直接接觸有害的介質(zhì)。對電氣性能要求高，又與絕緣材料直接接觸的零件，采用鍍銀層要慎重，因?yàn)殂y原子會(huì)沿材料表面滑移和向內(nèi)部滲透，所以會(huì)降低絕緣材料的性能，在潮濕大氣中易產(chǎn)生“銀須”造成短路，故鍍銀層不宜用于印刷電路板上電鍍。鍍金3.3表面工程技術(shù)方法與工藝金是一種黃色、可塑性極好的金屬，質(zhì)軟，易于拋光，具有極高的化學(xué)穩(wěn)定性，在堿及各種酸中都較穩(wěn)定，但金溶解于王水中，也溶解于鹽酸及鉻酸的混合液中，硫化氫及其它硫化物對金都不起作用，因而金在空氣中不氧化也不變色，是很理想的表面裝飾鍍層。由于金的價(jià)格昂貴，因而鍍金的應(yīng)用受到限制。就其本身的裝飾性能來看，金表面的化學(xué)鈍化作用極強(qiáng)，并有精美的外觀，因此金鍍層比其它一切金屬鍍層都要優(yōu)越，所以鍍金廣泛用于裝飾性電鍍，如精密儀器、鐘表、首飾等作為裝飾性表層。5、塑料及其它非金屬電鍍3.3表面工程技術(shù)方法與工藝1.非金屬材料制品在進(jìn)行電鍍前的主要工序?yàn)椋簷C(jī)械粗化→化學(xué)除油→化學(xué)粗化→敏化處理→活化處理→還原處理→化學(xué)鍍覆。隨著塑料在日用品中的日益普及，塑料電鍍越來越受到人們的青睞。2.非金屬電鍍工藝簡介非金屬材料制品必須經(jīng)過鍍前的表面處理，才能進(jìn)行常規(guī)的電鍍。(1)化學(xué)除油。除去工件表面的油污，促使表面粗化均勻，從而提高鍍層的結(jié)合力，延長粗化液的使用壽命。去油的方法主要分有機(jī)溶劑除油和堿液除油兩種。(2)粗化。粗化是使非金屬表面微觀粗糙，增加鍍層和基體間的接觸面積，達(dá)到提高基體與鍍層結(jié)合力的目的，粗化的方法有機(jī)械粗化和化學(xué)粗化兩種。(3)敏化。敏化是使非金屬表面吸附一些容易氧化的物質(zhì)，為后續(xù)的活化處理和化學(xué)鍍覆金屬打下基礎(chǔ)。常用的敏化劑有氯化亞錫、三氯化鈉、硫酸亞錫等水溶液。3.3表面工程技術(shù)方法與工藝(4)活化。非金屬制品經(jīng)過敏化處理后，緊接著要進(jìn)行活化處理?；罨哪康氖鞘构ぜ砻嫔伞獙淤F金屬膜，并以此作為化學(xué)沉積時(shí)氧化還原反應(yīng)的催化劑，使化學(xué)鍍覆的反應(yīng)加速。銀、金、鈀、鉑等是能起催化作用的貴金屬，它們的鹽溶液是常用的活化劑，硝酸銀、氧化鈀應(yīng)用較廣。(5)化學(xué)鍍?；瘜W(xué)鍍的目的是為了在需要鍍覆的非金屬制品表面形成一層導(dǎo)電金屬層。為非金屬制品下一步電鍍創(chuàng)造條件，所以化學(xué)鍍是非金屬材料電鍍的關(guān)鍵。目前，最常用的是化學(xué)鍍銅和化學(xué)鍍鎳。非金屬材料制品經(jīng)化學(xué)鍍覆后，表面形成一層導(dǎo)電膜，就可以根據(jù)需要繼續(xù)其它金屬鍍了。3.3表面工程技術(shù)方法與工藝工藝流程

以常見的ABS塑料電鍍?yōu)槔?，其工藝流程如下?/p>

1）去應(yīng)力－－塑件注射后均存在應(yīng)力，可用冰醋酸浸泡塑件測定內(nèi)應(yīng)力。

2）脫脂－－為了保證粗化時(shí)對溶液的均勻接觸，需要將塑件上的油脂通過有機(jī)溶劑除油或化學(xué)除油方式去除掉。

3）粗化－－一般通過采用高鉻酸溶液將塑件表面粗化，使塑件表面由憎水變?yōu)橛H水，增加表面與鍍層間的結(jié)合力。

4）敏化－－將粗化后的塑件放入含有敏化劑的溶液中浸漬，使表面吸附一層容易氧化的物質(zhì)，以便在活化時(shí)被“氧化”，在表面形成“活化層”或“催化層”。敏化質(zhì)量對塑件電鍍效果是關(guān)鍵因素3.3表面工程技術(shù)方法與工藝5）活化－－活化液中進(jìn)行活化的目的是在塑件表面產(chǎn)生有催化活性的貴金屬薄層，如Ag等材質(zhì)。

6）還原－－活化清洗后要還原處理，提高表面活性，加快沉積，同時(shí)去除殘留在表面的活化液，防止帶入化學(xué)鍍液中引起分解。

7）化學(xué)鍍－－在塑件電鍍前要形成導(dǎo)電性良好的金屬鍍層，鍍層均勻，連續(xù)性好，保證電流可以形成回路，保證電鍍進(jìn)行。如化學(xué)鍍銅。

8）電鍍－－一般采用銅、鎳、鉻三種金屬復(fù)合電鍍在塑件表面，形成表面裝飾層。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝通過這樣的過程后塑件電鍍層一般主要由以下幾層構(gòu)成：3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.2化學(xué)鍍3.3表面工程技術(shù)方法與工藝

化學(xué)鍍－－化學(xué)鍍是指在沒有外電流通過的情況下，利用化學(xué)方法使溶液中的金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面，形成鍍層的一種表面加工方法。

是在無電流通過（無外界動(dòng)力）時(shí)，借助還原劑在同一溶液中發(fā)生氧化還原作用，從而使金屬離子還原沉積在零件表面上的一種鍍覆方法。無電解鍍所以化學(xué)鍍可以敘述為一種用以沉積金屬的、可控制的、自催化的化學(xué)還原過程。

隨著工業(yè)的發(fā)展和科技進(jìn)步，化學(xué)鍍已成為一種具有很大發(fā)展前途的工藝技術(shù)，同其它鍍覆方法比較，化學(xué)鍍具有如下特點(diǎn)：

（1）均鍍能力和深鍍能力好，可在形狀復(fù)雜的鍍件表面產(chǎn)生均勻厚度的鍍層。無論零件的幾何形狀如何復(fù)雜，凡能接觸到溶液的地方都能獲得厚度均勻的鍍層；對于自催化的化學(xué)鍍來說，可以獲得較大厚度的鍍層，甚至可以電鑄；

（2）無需電源，設(shè)備簡單、操作容易，適合于金屬與非金屬鍍件（金屬、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體等各種材料制成的零件上鍍覆金屬)。

（3）鍍層致密晶粒細(xì)，孔隙少，力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能優(yōu)良。鍍層往往具有特殊的化學(xué)、機(jī)械或磁性能。

化學(xué)鍍的缺點(diǎn)是溶液穩(wěn)定性較差，溶液維護(hù)、調(diào)整和再生等比較麻煩，成本比電鍍高；鍍層常顯示出較大的脆性。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝1.化學(xué)鍍鎳

用還原劑將鍍液中的鎳離子還原為金屬鎳并沉積到基體表面的方法稱為化學(xué)鍍鎳。還原劑有次磷酸鹽、硼氫化物、氨基硼烷等，以次磷酸鹽為還原劑的化學(xué)鍍鎳溶液有酸性鍍液和堿性鍍液兩種類型。其中使用次磷酸鹽作還原劑的酸性鍍液是使用最廣泛的化學(xué)鍍鎳液。

化學(xué)鍍鎳層具有優(yōu)良的耐磨性、耐熱性及電磁學(xué)特性，廣泛應(yīng)用于模具制造、石油化工及汽車制造等行業(yè)。如采用化學(xué)鍍鎳強(qiáng)化模具，既能保證硬度和耐磨性，又能起到固體潤滑的效果，使脫模容易，延長模具的使用壽命；由于化學(xué)鍍鎳層兼有優(yōu)良的抗蝕和耐磨兩大特點(diǎn)，加之其厚度均勻，能滿足精密足寸的要求，即使在管件和復(fù)雜的內(nèi)表面，也能獲得均勻的鍍層，因此化學(xué)鍍鎳層是石油化工設(shè)備保護(hù)方面最新發(fā)展起來的一種材料。

視頻觀看：5分鐘3.3表面工程技術(shù)方法與工藝2.化學(xué)鍍銅

在化學(xué)鍍中，化學(xué)鍍銅是十分重要的鍍種。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，特別是電子計(jì)算機(jī)，電子通訊設(shè)備，以及家用電器的高速發(fā)展，雙面和多層印刷電路板的需求量很大。而印刷板電路連接孔金屬化，從導(dǎo)電性、可焊性、鍍層韌性和經(jīng)濟(jì)性等綜合要求來說，非銅莫屬。另外其它非金屬材料（如塑料、陶瓷等），化學(xué)鍍銅應(yīng)用亦很廣泛。今后，非金屬材料的金屬化方面，化學(xué)鍍銅應(yīng)用亦很廣泛，用量約占90%以上。

化學(xué)鍍銅液一般由銅鹽、絡(luò)合劑、還原劑和穩(wěn)定劑組成。

視頻：3分鐘3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.3涂料與涂裝3.3表面工程技術(shù)方法與工藝涂裝－－用有機(jī)涂料通過一定方法涂敷于材料或制件表面，形成涂膜的全部工藝過程涂料－－是涂于物體表面能形成具有保護(hù)、裝飾或特殊性能(如絕緣、導(dǎo)電、示溫、隱身等)的固態(tài)涂膜的一類液體或固體材料之總稱。早期大多以植物油為主要原料，故有“油漆”之稱?，F(xiàn)合成樹脂已大部或全部取代了植物油，故稱為“涂料”。在具體的涂料品種名稱中可用“漆”字表示“涂料”，如調(diào)合漆、厚漆等。1、涂料的功能

（1）保護(hù)作用

防止物體表面受到氣候腐蝕、化學(xué)腐蝕以及日光照射而起變化；防止或減少物體表面直接受到摩擦和沖擊。不加涂料保護(hù)的鋼鐵結(jié)構(gòu)的橋梁，壽命僅有幾年；而涂料使用得當(dāng)則可以百年巍然挺立。

（2）裝飾作用

增加物體表面美觀

（3）標(biāo)志作用

標(biāo)記各種各樣化學(xué)品、危險(xiǎn)品的容器、各種管道，機(jī)械設(shè)備也可以用各種顏色的涂料作為標(biāo)志，還有各種交通運(yùn)輸?shù)臉?biāo)志。

（4）特殊功能

如電性能方面的電絕緣、導(dǎo)電、屏蔽電磁波、防靜電產(chǎn)生；熱能方面的高溫、室溫和溫度標(biāo)記；吸收太陽能、屏蔽射線；機(jī)械性能方面的防滑、自潤滑、防碎裂飛濺等；還有防噪聲、減振衛(wèi)生消毒、防結(jié)霜、防結(jié)冰等各種不同作用。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝2、涂料的組成及分類

（1）組成

1)成膜物質(zhì)一般是天然油脂、天然樹脂和合成樹脂。它們是在涂料組成中能形成涂膜的主要物質(zhì)，是決定涂料性能的主要因素。它們在儲(chǔ)存期間相當(dāng)穩(wěn)定，而涂敷于制件表面后在規(guī)定條件下固化成膜。

2)顏料能使涂膜呈現(xiàn)顏色和遮蓋力，還可增強(qiáng)涂膜的耐老化性和耐磨性以及增強(qiáng)膜的防蝕、防污等能力。顏料呈粉末狀，不溶于水或油，而能均勻地分散于介質(zhì)中。大部分顏料是某些金屬氧化物、硫化物和鹽類等無機(jī)物。有的顏料是有機(jī)染料。按其作用可分為著色顏料、體質(zhì)顏料，以及發(fā)光顏料、熒光顏料、示溫顏料等。

3)溶劑使涂料保持溶解狀態(tài)，調(diào)整涂料的粘度，以符合施工要求，同時(shí)可使涂膜具有均衡的揮發(fā)速度，以達(dá)到涂膜的平整和光澤，還可消除涂膜的針孔、刷痕等缺陷。溶劑要根據(jù)成膜物質(zhì)的特性、粘度和干燥時(shí)間來選擇。一般常用混合溶劑或稀釋劑。按其組成和來源，常用的有植物性溶劑、石油溶劑、酯類、酮類、醇類等。

4)助劑在涂料中用量雖小，但對涂料的儲(chǔ)存性、施工性以及對所形成涂膜的物理性質(zhì)有明顯作用。常用的助劑有催干劑、固化劑、增韌劑、表面活性劑、防結(jié)皮劑、防沉淀劑、防老化劑以及紫外線吸收劑、潤濕助劑、防霉劑、增滑劑、消泡劑等。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝1）主要成膜物質(zhì)

主要成膜物質(zhì)又叫基料，它的作用是將涂料中的其他組分粘結(jié)成一整體，附著在待涂基層表面，易于干燥固化形成均勻連續(xù)而堅(jiān)韌的保護(hù)膜?；系男再|(zhì)對涂膜的硬度、柔性、耐磨性、耐沖擊性、耐水性、耐熱性、耐候性及其他物理化學(xué)性能起到?jīng)Q定性的作用?；显谂渲瞥赏苛系膬?chǔ)存期內(nèi)應(yīng)相當(dāng)穩(wěn)定，不發(fā)生明顯的物理和化學(xué)變化。涂料的狀態(tài)及涂膜固化方式也由基料性質(zhì)決定。

2）顏料－－

也是涂膜的組成部分，因它不能離開主要成膜物質(zhì)而單獨(dú)構(gòu)成涂膜，故稱為次要成膜物質(zhì)。

它在涂料中的主要作用是使涂膜具有所需要的各種色彩和一定的遮蓋力，對涂膜的性能也有一定影響。顏料是起漆膜構(gòu)色、增強(qiáng)抗紫外、耐老化等作用。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3）助劑－－也稱輔助成膜物質(zhì)。

主要的作用是改善涂料及涂膜的某些性能，涂料中加入二甲苯、松節(jié)油、丙酮、乙醇類溶劑，是為了降低涂料的粘度，易于施工雖然一般用量很小，但對涂料性能卻有顯著影響，特別是對水性涂料尤為顯著。

4）溶劑(或水)－－也是輔助成膜物質(zhì)。

主要的作用是調(diào)節(jié)涂料的黏度及固體含量。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝中國國家標(biāo)準(zhǔn)按涂料成膜物質(zhì)，將涂料分為17類：

（1）油脂；（2）天然樹脂；（3）酚醛樹脂；（4）瀝青；（5）醇酸樹脂；（6）氨基樹脂；（7）硝基纖維素；（8）其他纖維素；（9）過氯乙烯樹脂；（10）烯烴樹脂；（11）丙烯酸樹脂；（12）聚酯樹脂；（13）環(huán)氧樹脂；（14）聚氨基甲酸酯；（15）元素有機(jī)物；（16）橡膠；（17）其他。涂料成膜物質(zhì)對涂料性能起主導(dǎo)作用。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝干燥機(jī)理溶劑揮發(fā)類固化干燥類有無顏色清漆色漆形態(tài)水性涂料溶劑型涂料粉末涂料高固體分涂料（2）分類

（2）分類

1）

按涂料的形態(tài)分類和命名——固態(tài)涂料、液態(tài)涂料

2）按涂料的成膜機(jī)理分類和命名——非轉(zhuǎn)化型涂料、轉(zhuǎn)化型涂料

3）按涂料的施工方法分類和命名——刷涂涂料、輥涂涂料、噴涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、電泳涂料

4）按涂料的干燥方式分類和命名——常溫干燥涂料、加熱干燥涂料、濕固化涂料、蒸汽固化涂料、輻射能固化涂料

5）按涂料的使用層次分類和命名——底漆、膩?zhàn)?、面?/p>

6）按涂料的涂膜外觀分類和命名：

物理成膜方式——溶劑或分散介質(zhì)的揮發(fā)成膜、聚合物粒子凝聚成膜

化學(xué)成膜方式——氧化聚合型、縮合反應(yīng)型3.3表面工程技術(shù)方法與工藝（3）命名

由于涂料品種多，各行各業(yè)的用漆者以及造漆者都按自己的習(xí)慣分類與稱呼各種涂料，造成長期以來涂料的分類不一。給學(xué)習(xí)、使用與科研帶來不便。為了推行標(biāo)準(zhǔn)化，我國原石油化學(xué)工業(yè)部綜合了各種分類方法，制定了統(tǒng)一的涂料分類法，并于一九七五年10月以HG2—89—75部標(biāo)準(zhǔn)形式公布。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定涂料分類是以油漆漆基中主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)，若成膜物質(zhì)為混合樹脂，則按在漆膜中起主要作用的一種樹脂為基礎(chǔ)。

成膜物質(zhì)分為十七類。

部標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的涂料命名原則如下：涂料命名=顏色或顏料名稱+成膜物質(zhì)名稱+基本名稱。

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝3、涂裝工藝

其重要性在于是否能得到合乎質(zhì)量要求的漆膜，這與正確選擇涂料品種，制定正確的涂裝工藝和施工方法。稀釋劑的合理選擇，合適的材料表面熱處理、正確的涂裝工藝參數(shù)。

涂裝工藝的一般工序是：涂前表面預(yù)處理----涂布（裝）----干燥固化

3.3表面工程技術(shù)方法與工藝125第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.3涂料與涂裝四、涂裝表面的預(yù)處理涂裝表面的預(yù)處理是涂裝施工前必須進(jìn)行的準(zhǔn)備工作，由于工件材質(zhì)的不同，如金屬、木材、塑料等，在施工前的準(zhǔn)備工作也不同。1.金屬材料的表面處理工件的表面預(yù)處理，須將工件表面的雜物，如污垢、塵埃、水分、鐵銹、氧化皮、舊面不堅(jiān)固的舊涂膜等影響涂料附著力的因素清除，并使工件具有一定的粗糙度，這樣可使涂料的附著力大大提高。金屬工件的表面處理，包括脫脂、去銹、磷化、鈍化、表面整形等內(nèi)容。126第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.3涂料與涂裝四、涂裝表面的預(yù)處理2.塑料制品的表面處理對塑料制品進(jìn)行涂裝，能提高塑料制品的耐候性、耐溶劑性和耐磨性等表面性能，可增強(qiáng)塑料制品的裝飾性并使其獲得導(dǎo)電、難燃等特性。塑料制品常用的表面處理方法有：(1)手工或機(jī)械方法。用砂紙磨或采用噴砂法，是塑料制品在不受化學(xué)物品作用的情況下清除污物并獲得粗糙表面的方法。(2)溶劑處理方法。對于聚丙烯塑料，可用丙酮溶液或蒸氣進(jìn)行表面處理。127第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.3涂料與涂裝四、涂裝表面的預(yù)處理2.塑料制品的表面處理(3)化學(xué)處理。采用強(qiáng)氧化劑對塑料表面施行輕微的腐蝕，使表面具有一定的粗糙度，并軟化表面。施工中可按硫酸150、重鉻酸鉀75、水12的比例，配成溶液清洗塑料。128第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.3涂料與涂裝四、涂裝表面的預(yù)處理3.木材的表面處理木材在加工過程中會(huì)形成粗糙不平的表面，同時(shí)也難免會(huì)粘上污物、油跡等，這些雜物和污物的存在都會(huì)影響涂料的干燥和涂膜的附著力、涂膜色澤的均勻性等，所以在木材制成木器白坯后，不可能處處都符合涂裝施工的要求，為保證涂裝的質(zhì)量，必須在涂裝前對木器白坯進(jìn)行表面處理，主要包括除木毛，清除污物及松脂，漂白、上色和表面補(bǔ)嵌等。129第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.3涂料與涂裝四、涂裝表面的預(yù)處理4.水泥制件的表面處理水泥制件含有堿性物質(zhì)和水分，會(huì)嚴(yán)重影響涂層的質(zhì)量，涂料直接涂于水泥制件表面而發(fā)生變色、起泡、脫皮和堿性物質(zhì)皂化、腐蝕是常見的，為克服上述弊病，需在涂裝前對水泥表面進(jìn)行處理。新水泥制件，一般不可立即進(jìn)行涂裝，需自然放置三周以上，使水分揮發(fā)，鹽分固化后才可涂裝。如急需要涂裝，則必須用濃度為15％～20％的硫酸鋅或氯化鋅溶液，在工件表面涂刷幾遍，待干燥后，掃除停留在水泥面上的析出物，即可進(jìn)行涂裝。對于磚墻面上的紙筋石灰，用氟硅酸鎂溶液，或鋅與鋁的氟硅酸鹽溶液進(jìn)行中和處理，清除墻面上的粉質(zhì)浮粒，即可涂裝。130第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.3涂料與涂裝四、涂裝表面的預(yù)處理5.玻璃表面的預(yù)處理玻璃表面特別光滑，如果不進(jìn)行表面處理，涂料不易附著，往往會(huì)出現(xiàn)流痕及剝落現(xiàn)象。對玻璃表面的處理，除了清除油污、水跡等污物外，重要的是使其表面具有一定的粗糙度，常用的方法是用棉紗頭拌磨料(如砂輪粉末)后在玻璃表面反復(fù)、均勻地擦拭，或用氫氟酸涂于玻璃表面進(jìn)行輕度腐蝕，直至具有一定粗糙度為止，然后用大量的水清洗后，即可進(jìn)行涂裝。3.3.4熱浸鍍

一、概述

將工件浸在熔融的液態(tài)金屬中，在工件表面發(fā)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，取出冷卻后表面形成所需的金屬鍍層。

熱浸鍍工藝

⑴熔劑法工藝流程為：預(yù)鍍件—堿洗—水洗—酸洗—水洗—熔劑處理—熱浸鍍—鍍后處理—成品

⑵保護(hù)氣體還原法

熱浸鍍層的種類

常用的鍍層金屬是低熔點(diǎn)金屬及其合金，如錫、鋅、鋁、鉛、A1—Sn、Al-Si、Pb—Sn。3.3表面工程技術(shù)方法與工藝132第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.4熱浸鍍二、熱浸鍍鋅

熱浸鍍鋅是世界各國公認(rèn)的一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的保護(hù)工藝。熱浸鍍鋅鍍層的形成大致可分成以下三個(gè)步驟：(1)鐵基表面被鋅液溶解形成鐵鋅合金層。(2)合金層中的鋅原子進(jìn)一步向基體擴(kuò)散，形成鋅鐵互溶層。(3)合金層表面包絡(luò)著一薄層鋅。熱浸鍍鋅鍍層的結(jié)合牢固性、覆蓋性都遠(yuǎn)比電鍍鋅好。鋼鐵的熱浸鍍鋅工藝要求及技術(shù)參數(shù)見表3-5。

133第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.4熱浸鍍二、熱浸鍍鋅134第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.4熱浸鍍二、熱浸鍍鋅(1)鍍前處理。鍍前處理主要是通過堿洗、酸洗、水洗等工序除去鍍件表面殘留的油污、銹蝕、型砂微粒、氧化皮等，使鋼件在潔凈狀態(tài)下進(jìn)行熱浸鍍鋅。(2)助鍍處理。經(jīng)表面處理的工件，已獲得較清潔的金屬表面，然后再進(jìn)行溶劑的助鍍處理，烘干后進(jìn)入鍍鋅鍋，使用較普遍的助鍍劑為氯化鋅和氯化銨的復(fù)合鹽。135第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.4熱浸鍍二、熱浸鍍鋅(3)熱浸鍍鋅。經(jīng)過嚴(yán)格前處理的工件立即送入熔融的鋅液中浸鍍。鍍鋅溫度控制在460～480℃范圍內(nèi)，最高不得超過490℃。浸鍍時(shí)間根據(jù)工件的不同，一般為0.1～5min。工件浸入之前以及從鋅鍋中取出時(shí)，要求除凈鋅液表面的鋅灰，以免影響鍍層質(zhì)量。(4)鍍后處理。從鋅鍋中取出的工件要經(jīng)過除去多余的鋅、水冷和鈍化處理等步驟。工件從鍋中取出后，要在5～10s內(nèi)除去鍍層上多余的鋅，否則會(huì)產(chǎn)生結(jié)瘤。136第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.4熱浸鍍二、熱浸鍍鋅除鋅后的工件要立即進(jìn)行冷卻和鈍化處理，以提高鋼件鍍鋅層的耐蝕性和防止鋅層變色。冷卻時(shí)先在空氣中冷卻，然后再放人冷水中冷卻，冷水溫度保持在20～50℃，最好采用流動(dòng)水。鈍化處理主要是防止鋅層產(chǎn)生白銹。常用鈍化液是以鉻酸或重鉻酸鹽為主配成的水溶液。幾種常用鈍化液的配方及工藝見表3-6。137第三章表面工程與熱處理技術(shù)3.3熱處理表面工程技術(shù)方法與工藝3.3.4熱浸鍍