复合表面处理和高分子表面金属化技术ppt课件

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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10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：（1）传统工艺的优化（比如，电镀及化学镀、表面堆焊、热喷涂及化学热处理）；（2）现代技术的工业化应用（比如，CVD及PVD、等离子化学热处理、等离子喷涂及离子注入）；（3）新型混合工艺的出现（比如，等离子浸没离子注入及等离子源离子注入）；（4）新型表面涂层材料的涌现（比如，金刚石及类金刚石涂层）。单一的表面处理工艺尽管能够改善工件的耐磨性、耐腐蚀性及疲劳强度；但每一种表面处理工

2、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。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。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合、激光淬火与化学热处理复合、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效果。如对渗硼层进行激光微

3、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，较大幅度提高韧性和耐磨性。复合表面处理技术的主要作用是：1.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的摩擦学性能，从而提高材料的使用性能。2.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，从而大幅度提高耐蚀性。一、复合表面化学热处理（1）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。（

4、2）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。二、表面热处理与表面化学热处理的复合强化处理表面热处理与表面化学热处理的复合强化处理在工业上的应用实例较多：（1）液体碳氮共渗与高频感应加热表面淬火的复合强化.（2）渗碳与高频感应加热表面淬火的复合强化.（3）氧化处理与渗氮化学热处理的附复合处理工艺（4）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

5、定性能。三、热处理与表面形变强化的复合处理工艺（1）普通淬火与喷丸强化复合处理.（2）复合表面热处理与喷丸处理的复合工艺.（3）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。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素的镀层、涂层、沉淀层或者薄膜，然后利用激

6、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、经过改性的表面层。六、离子辅助涂覆（IAC）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（IAC）。七、激光、电子束复合气相沉淀和复合涂镀层1.激光表面陶瓷化2.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，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化学热处理＋薄膜复合工艺在表面复合处理技术

7、中，化学热处理工艺主要是对工件进行气体氮化、离子氮化及氮碳共渗。1．氮化＋薄膜复合工艺将氮化与薄膜技术结合起来对钢作表面处理，可进一步改善材料的摩擦学性能，从而提高其承载能力。由于氮化后的钢表面有较深的硬化层（>0.3mm），具有一定的硬度、耐磨性和残余压应力，构成了TiN、CrN等超硬薄膜的理想支承体，其承载能力远远超过单一超硬薄膜或氮化物层。同时，因为增加了硬化层的总厚度，减少了从TiN、CrN表面到钢基体之间的硬度梯度，使得材料表面的耐腐蚀性、耐磨性、滚动接触疲劳强度和TiN、CrN层的附着

8、性能都大为提高。化学热处理＋薄膜复合工艺2.氮碳共渗＋氧化/抛光/氧化复合工艺氮碳共渗＋氧化/抛光/氧化复合工艺的处理过程包括五个步骤：（1）工件在350℃左右预热，保温时间视工件而定。（2）在570℃进行氮碳共渗，保温时间一般在30～120分钟。（3）氮碳共渗后将工件立即移至380℃左右的氧化性盐浴中直接保温20分钟左右。（4）工件轻度机械抛光获得要求的表面粗糙度。（5）再次在氧化性盐浴中浸渍20分钟左右。氮碳共渗可使钢制零件表面形成一层15～20μm的ε相化合物层；随后的氧化能