表面改性技術(shù)

1、1.3.3表面改性技術(shù)1.噴丸強化：它是在受噴材料的再結(jié)晶溫度下進行的一種冷加工方法，加工過程由彈丸在很高速度下撞擊受噴工件表面而完成。噴丸可應用于表面清理、光整加工、噴丸校形、噴丸強化等。其中噴丸強化不同于一般的噴丸工藝，它要求噴丸過程中嚴格控制工藝參數(shù)，使工件在受噴后具有預期的表面形貌、表層組織結(jié)構(gòu)和殘余應力，從而大幅度地提高疲勞強度和抗應力腐蝕能力。2.表面熱處理：它是指僅對工件表層進行熱處理，以改變其組織和性能的工藝。主要方法有感應加熱淬火、火焰加熱表面淬火、接觸電阻加熱淬火、電解液淬火、脈沖加熱淬火、激光熱處理和電子束加熱處理等。3.化學熱處理：它是將金屬或合金工件置于一定溫度的活性

2、介質(zhì)中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分、組織和性能的熱處理工藝。按滲入的元素可分為滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲硼、滲金屬等等。滲入元素介質(zhì)可以是固體、液體和氣體，但都要經(jīng)過介質(zhì)中化學反應、外擴散、相界面化學反應（或表面反應）和工件中擴散四個過程，具體方法有許多種。4.等離子擴滲處理（PDT）：又稱離子轟擊熱處理，是指在通常大氣壓力下的特定氣氛中利用工件（陰極）和陽極之間產(chǎn)生的輝光放電進行熱處理的工藝。常見的有離子滲氮、離子滲碳、離子碳氮共滲等，尤以離子滲氮最普遍。等離子擴滲的優(yōu)點是滲劑簡單，無公害，滲層較深，脆性較小，工件變形小，對鋼鐵材料適用面廣，工作周期短。5.激光表面處理

3、：它是主要利用激光的高亮度、高方向性和高單色性的三大特點，對材料表面進行各種處理，顯著改善其組織結(jié)構(gòu)和性能。設備一般由激光器、功率計、導光聚焦系統(tǒng)、工作臺、數(shù)控系統(tǒng)、軟件編程系統(tǒng)等構(gòu)成。主要工藝有激光相變非晶化、激光熔覆、激光合金化、激光非晶化、激光沖擊硬化。6.電子束表面處理：通常由電子槍陰極燈絲加熱后發(fā)射帶負電的高能電子流，通過一個環(huán)狀的陽極，經(jīng)加速射向工件表面使其產(chǎn)生相變硬化，熔覆和合金化等作用，淬火后可獲細晶組織等。7.高密度太陽能表面處理：太陽能取之不盡，無公害，可用來進行表面處理。例如對鋼鐵零部件的太陽能表面淬火，是利用聚焦的高密度太陽能對工件表面進行局部加熱，約在0.5s至幾秒內(nèi)

4、使之達到相變溫度以上，進行奧氏體化，然后急冷，使表面硬化。主要設備是太陽爐，由拋物面聚集鏡、鏡座、機-電跟蹤系統(tǒng)、工作臺、對光器、溫控系統(tǒng)和輻射測量儀等構(gòu)成。8.離子注入表面改性：它是將所需的氣體或固體蒸汽在真空系統(tǒng)中電離，引出離子束后，用數(shù)千電子伏至數(shù)十萬電子伏加速直接注入材料，達一定深度，從而改變材料表面的成分和結(jié)構(gòu)，達到改善性能之目的。其優(yōu)點是注入元素不受材料固溶度限制，適用于各種材料，工藝和質(zhì)量易控制，注入層與基體之間沒有不連續(xù)界面。它的缺點是注入層不深，對復雜形狀的工件注入有困難。1.3.4復合表面處理技術(shù)表面技術(shù)種類繁雜，今后還會有一系列新技術(shù)涌現(xiàn)出來。表面技術(shù)的另一個重要趨向是綜

5、合運用兩種或更多種表面技術(shù)的復合表面處理將獲得迅速發(fā)展。隨著材料使用要求的不斷提高，單一的表面技術(shù)因有一定的局限性而往往不能滿足需要。目前已開發(fā)的一些復合表面處理如等離子噴涂與激光輻照復合、熱噴涂與噴丸復合、化學熱處理與電鍍復合、激光淬火與化學熱處理復合、化學熱處理與氣相沉積復合等等，已經(jīng)取得良好效果，有的還有意想不到的效果。1.3.5表面加工技術(shù)表面加工技術(shù)也是表面技術(shù)的一個重要組成部分。例如對金屬材料而言，表面加工技術(shù)有電鑄、包覆、拋光、蝕刻等等，它們在工業(yè)上獲得了廣泛應用。目前高新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，層出不窮，大量先進的產(chǎn)品對加工技術(shù)的要求越來越高，在精細化上已從微米級、亞微米級發(fā)展到納米級，對表面加工技術(shù)的要求越來越苛刻，其中半導體器件的發(fā)展是典型的實例。集成電路的制作，從晶片、掩膜制作開始，經(jīng)歷多次氧化、光刻、腐蝕、外延摻雜（離子注入或擴散）等復雜工序，以后還包括劃片、引線焊接、封裝、檢測等一系列工序，最后得到成品。在這些繁雜的工序中，表面的微細加工起了核心作用。所謂的微細加工是一種加工尺度從亞微米到納米量級的制造微小尺寸元器件或薄膜圖形的先進制造技術(shù)，主要包括：光子束、電子束和離子束的微細加工?；瘜W氣相沉積、等離子化學氣相沉積、真空蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜、粒子鍍、分子束外延、熱氧化的薄膜制造。濕法刻蝕、濺射刻蝕、