复合表面处理和高分子表面金属化技术-PPT课件.ppt
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1、第八章 复合表面处理和高分子表面金属技术处理 过去的过去的1010多年中,在表面工程的研究领域取得了长多年中,在表面工程的研究领域取得了长足的进展,主要表现在以下几个方面:足的进展,主要表现在以下几个方面:(1 1)传统工艺的优化)传统工艺的优化 (比如,电镀及化学镀、表面堆(比如,电镀及化学镀、表面堆焊、热喷涂及化学热处理);焊、热喷涂及化学热处理);(2 2)现代技术的工业化应用(比如,)现代技术的工业化应用(比如,CVDCVD及及PVDPVD、等离子、等离子化学热处理、等离子喷涂及离子注入);化学热处理、等离子喷涂及离子注入);(3 3)新型混合工艺的出现(比如,等离子浸没离子注入)新型
2、混合工艺的出现(比如,等离子浸没离子注入及等离子源离子注入);及等离子源离子注入);(4 4)新型表面涂层材料的涌现(比如,金刚石及类金刚)新型表面涂层材料的涌现(比如,金刚石及类金刚石涂层)。石涂层)。单一的表面处理工艺尽管能够改善工件的耐磨性、耐腐单一的表面处理工艺尽管能够改善工件的耐磨性、耐腐蚀性及疲劳强度;但每一种表面处理工艺均具有自身的蚀性及疲劳强度;但每一种表面处理工艺均具有自身的优点及一定的局限性,现代机械设备的发展对零、部件优点及一定的局限性,现代机械设备的发展对零、部件的使用性能提出了越来越高的要求,应用单一的表面处的使用性能提出了越来越高的要求,应用单一的表面处理工艺已难以
3、满足这些要求,在这种背景之下,第二代理工艺已难以满足这些要求,在这种背景之下,第二代表面处理工艺或称复合表面处理工艺就应运而生了。表面处理工艺或称复合表面处理工艺就应运而生了。 复合表面处理就是同时使用两种或两种以上的表面复合表面处理就是同时使用两种或两种以上的表面处理工艺以达到进一步强化表面性能的目的。处理工艺以达到进一步强化表面性能的目的。 目前已开发的一些复合表面处理如等离子喷涂与激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合、激光淬火与化学热
4、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积复合等,已经取得良好效果,有的还收到意想不到的效果。如对渗硼层进行激光微熔处理,不仅能细化硼化效果。如对渗硼层进行激光微熔处理,不仅能细化硼化物,获得细小的共晶,而且使表层组织致密,较大幅度物,获得细小的共晶,而且使表层组织致密,较大幅度提高韧性和耐磨性。提高韧性和耐磨性。 复合表面处理技术的主要作用是:复合表面处理技术的主要作用是:1.1.改善摩擦学性能改善摩擦学性能 使极小磨损率与较厚耐磨层并存,增强复杂应力条件下使极小磨损率与较厚耐磨层并存,增强复杂应力条件下的摩擦学性能,从而提高材料的使用性能。的摩擦学性能,
5、从而提高材料的使用性能。2.2.提高防腐蚀性能提高防腐蚀性能 提高材料表面的正电位,减少疏松或孔隙,覆盖住材料提高材料表面的正电位,减少疏松或孔隙,覆盖住材料表面的微观粗糙度,避免表面与基体之间产生类柱状晶表面的微观粗糙度,避免表面与基体之间产生类柱状晶组织,使膜层厚度与耐蚀性之间达到最佳组成,从而大组织,使膜层厚度与耐蚀性之间达到最佳组成,从而大幅度提高耐蚀性。幅度提高耐蚀性。3.3.增加表面装饰性增加表面装饰性 材料耐磨性和耐蚀性的有机结合增加了材料表面层的持材料耐磨性和耐蚀性的有机结合增加了材料表面层的持久性和多色泽的组合,达到理想的装饰性效果。久性和多色泽的组合,达到理想的装饰性效果。
6、4.4.改进施工工艺性改进施工工艺性 用作塑料金属化处理(表面导电性处理)、印刷电路板用作塑料金属化处理(表面导电性处理)、印刷电路板制作,油漆底层等,增强表面处理层的附着性和工艺效制作,油漆底层等,增强表面处理层的附着性和工艺效果(如导电性好,结合强度高,油漆表面光泽,漆膜耐果(如导电性好,结合强度高,油漆表面光泽,漆膜耐蚀性强等)。蚀性强等)。根据两种单一工艺之间的相互作用以及其对复合涂层综根据两种单一工艺之间的相互作用以及其对复合涂层综合性能的相对贡献,复合表面处理工艺大致可以分为两合性能的相对贡献,复合表面处理工艺大致可以分为两类:类:(1 1)两种单一工艺互补,综合性能由两者共同产生
7、;)两种单一工艺互补,综合性能由两者共同产生;(2 2)一种工艺递补或增强另一种工艺,即作为前处理或)一种工艺递补或增强另一种工艺,即作为前处理或后处理工艺,其综合性能主要与其中一种工艺有关。渗后处理工艺,其综合性能主要与其中一种工艺有关。渗氮钢的氮钢的PVDPVD处理是第一类工艺的典型代表;而喷涂涂层的处理是第一类工艺的典型代表;而喷涂涂层的电子束表面重熔则是第二类工艺的典型代表。电子束表面重熔则是第二类工艺的典型代表。一、复合表面化学热处理一、复合表面化学热处理(1 1)例如渗钛与离子渗氮的复合热处理方法性能明显高)例如渗钛与离子渗氮的复合热处理方法性能明显高于单一渗钛层和单一的渗氮层。于
8、单一渗钛层和单一的渗氮层。(2 2)渗碳、渗氮、碳氮共渗对强度和硬度有明显效果,)渗碳、渗氮、碳氮共渗对强度和硬度有明显效果,但是如何同时进行渗硫处理,可以显著提高表面粘着能力。但是如何同时进行渗硫处理,可以显著提高表面粘着能力。二、表面热处理与表面化学热处理的复合强二、表面热处理与表面化学热处理的复合强 化处理化处理 表面热处理与表面化学热处理的复合强表面热处理与表面化学热处理的复合强 化处理在工化处理在工业上的应用实例较多:业上的应用实例较多:(1 1)液体碳氮共渗与高频感应加热表面淬火的复合强化)液体碳氮共渗与高频感应加热表面淬火的复合强化. .(2 2)渗碳与高频感应加热表面淬火的复合
9、强化)渗碳与高频感应加热表面淬火的复合强化. .(3 3)氧化处理与渗氮化学热处理的附复合处理工艺)氧化处理与渗氮化学热处理的附复合处理工艺(4 4)激光与离子渗氮复合处理)激光与离子渗氮复合处理化学热处理通过向工件表面渗入所需原子并通过一定热处理化学热处理通过向工件表面渗入所需原子并通过一定热处理方法来改变材料表面的化学成份及性能,而其它热处理只改方法来改变材料表面的化学成份及性能,而其它热处理只改变其组织状态来达到一定性能。变其组织状态来达到一定性能。 三、热处理与表面形变强化的复合处理工艺三、热处理与表面形变强化的复合处理工艺(1 1) 普通淬火与喷丸强化复合处理普通淬火与喷丸强化复合处
10、理. .(2 2)复合表面热处理与喷丸处理的复合工艺)复合表面热处理与喷丸处理的复合工艺. .(3 3)表面形变处理与热处理强化工艺)表面形变处理与热处理强化工艺. .四、镀覆层与热处理的复合处理工艺四、镀覆层与热处理的复合处理工艺 镀覆后的工件在经过适当的热处理,是镀覆层原子向基体扩镀覆后的工件在经过适当的热处理,是镀覆层原子向基体扩散,不仅增强镀覆层与基体的结合强度,同时也能改变表面镀散,不仅增强镀覆层与基体的结合强度,同时也能改变表面镀层本身的成分,防止镀层脱落并获得较高的强韧性,可提高表层本身的成分,防止镀层脱落并获得较高的强韧性,可提高表面的抗擦伤和耐腐蚀能力。面的抗擦伤和耐腐蚀能力
11、。五、覆盖层与表面冶金化得复合处理工艺五、覆盖层与表面冶金化得复合处理工艺 利用各种工艺方法现在工件的表面形成所需要的的合金元利用各种工艺方法现在工件的表面形成所需要的的合金元素的镀层、涂层、沉淀层或者薄膜,然后利用激光,电子束、素的镀层、涂层、沉淀层或者薄膜,然后利用激光,电子束、电弧或者其他热处理方法使其快速熔化,形成一个符合要就的、电弧或者其他热处理方法使其快速熔化,形成一个符合要就的、经过改性的表面层。经过改性的表面层。六、离子辅助涂覆(六、离子辅助涂覆(IACIAC)将离子镀和贱射沉淀所应用的等离子体和气相反应物相结合,将离子镀和贱射沉淀所应用的等离子体和气相反应物相结合,产生一种称
12、为等离子辅助化学气相沉淀技术,若用离子束代替产生一种称为等离子辅助化学气相沉淀技术,若用离子束代替离子体来完成类似的效应称为离子辅助涂覆(离子体来完成类似的效应称为离子辅助涂覆(IACIAC)。)。七、激光、电子束复合气相沉淀和复合涂镀层七、激光、电子束复合气相沉淀和复合涂镀层1.1.激光表面陶瓷化激光表面陶瓷化2.2.激光增强电镀和气沉淀激光增强电镀和气沉淀 激光增强电沉淀,可迅速提高沉淀速度而不发生遮蔽效应,激光增强电沉淀,可迅速提高沉淀速度而不发生遮蔽效应,能改善电镀层的微观结构能改善电镀层的微观结构八、离子注入与气相沉积复合表面改性八、离子注入与气相沉积复合表面改性化学热处理薄膜复合工
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