表面工程基础-待改

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1、工业设计工程基础第九章表面工程基础引言INTRODUCTION产品的表面处理是提高产品的外观效果和质量的重要方法，是属于产品的形的设计和处理。本章介绍工业产品表面处理的各种方法和手段，包括表面处理的内涵和意义、表面处理的预处理、外观的物理涂料装饰、金属电镀处理及其他化学处理的有关方法和技术。目录8.1表面工程概述8.2表面预处理8.3有机涂装8.4电镀工艺8.5其它表面技术简介8.1表面工程概述表面工程：经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理，改变材料表面的形态、化学成分和组织

2、状态，以获得所需表面性能的系统工程。表面技术：包括表面改性、薄膜技术、涂层技术等。表面工程技术：成套技术组合。主要作用：提高构件的耐蚀性、耐磨性以及获得电、磁、光等功能性表面层。（一）表面工程的分类分类方法序号表面层种类表面层功能特性工艺方法作用原理1无覆层表面装饰电化学方法原子沉积2金属覆层防腐蚀化学方法颗粒沉积3有机覆层耐磨热加工法整体覆盖4无机覆层热功能高真空法改性处理5转化覆层光、电、磁特种功能其他物理方法6其他特种功能表面涂镀技术：液态涂料或镀料原子→材料表面→有别于基体的涂（镀）层包括：有机

3、涂装、热浸涂、热喷涂、电镀、化学镀、气相沉积表面扩渗技术：原子渗入（离子注入）→改变表层成分、性能包括：化学热处理、阳极氧化、表面合金化、离子注入等表面处理技术：加热或机械处理→表层成分不变，结构性能变化包括：表面淬火、激光重熔、喷丸等。按学科特点分：按工艺特点分：热喷涂、堆焊、电镀、化学镀、转化膜、涂装、表面彩色、气相沉积、三束改性、表面热处理、形变强化、衬里等。（二）表面工程技术简介热喷涂工艺：热源→喷涂材料熔融→高速气流雾化→喷射→喷涂层（0.5-5mm）→加热重熔→冶金结合特点：1）基体和喷涂材

4、料可为各种工程材料；2）工艺灵活，生产率高；3）喷涂层厚度可调，工件受热程度可调；4）表面层具有特殊的性能。（1）热喷涂工艺原理喷涂层：层状组织结构，内有孔隙、氧化物和夹杂等缺陷，涂层的性能具有方向性。措施：可通过采用高温热源、高速喷涂、保护气氛、重熔处理等减少缺陷，改善涂层结构和性能。热喷涂分类：喷涂，基体不熔化，机械结合；喷熔，涂层与基体互熔，冶金结合。热源：气体火焰、电弧、等离子、爆炸、激光、电子束等。热喷涂母材不熔化或极少熔化。（2）热喷涂材料形态：线材、棒材、粉末；材质：金属及合金、陶瓷、玻璃

5、、金属化合物、有机塑料、复合材料等。（3）不同热源的热喷涂方法火焰喷涂：工件表面准备→预热、喷涂打底层→喷涂工作层→喷后处理。电弧喷涂：比火焰喷涂层结合力强，对母材热影响小，可在塑料、木材上喷涂；成本低，易自动化。喷涂材料为金属丝，多用于负荷件的修复及钢结构保护层。等离子喷涂：温度高，喷速快，涂层致密，结合强度高；母材性能无变化，涂层薄；更适于喷涂陶瓷材料。2.电镀与电刷镀（1）电镀（槽镀）：电化学方法，电解液工艺：工件→机械处理→化学处理→电化学精处理→预镀→电镀→镀后处理特点：工艺易控制；镀层种类多

6、，适用范围宽；设备简单，操作方便，成本低；但对环境污染大，工艺复杂，周期长。复合电镀：不溶性固体颗粒/金属基质，性能优。（2）电刷镀原理：与电镀相似。镀笔为阳极，工件为阴极，镀液特点：设备简单；镀液金属离子含量高；镀层强化，沉积速度快；操作简便灵活，适于大型设备的不解体现场修理。3.化学镀：化学方法（没有外电流）又称自催化镀、无电解镀。原理：Mn++ne→MM:Ni,Cu特点：镀层均匀，无明显边缘效应，特别适于复杂件、内表面施镀，多用于修复和选择形施镀；是非金属表面金属化的常用办法；工艺简单，结合力高，

7、镀层美观。但价格贵。4.热浸镀（热镀）（1）作用：提高共件的防护能力，延长使用寿命。（2）工艺：熔剂法：预镀件→碱洗→水洗→酸洗→水洗→熔剂处理→热浸镀→镀后处理→成品，用于钢管、钢丝和零件；保护气体还原法：微氧化炉→还原炉→热浸镀，用于钢板。（3）种类：基体材料有钢、铸铁、铜，镀层金属为低熔点金属及合金，如锡、锌、铝、铅等。5.涂装有机涂料→涂膜（1）涂料的性能评价：涂料的作业性，涂膜的形成性、附着性、耐久性、防蚀性等。（2）涂料的组成与分类组成：成膜物质、颜料、溶剂、助剂。（3）涂装工艺：涂前表面预

8、处理→涂布→干燥固化6.高能束技术电子束、激光束、离子束加热、冷却速度快→微晶、非晶、亚稳态合金→特殊性能；离子注入→引入异类原子→表面合金化基体工艺涂层应用热喷涂各种材料表面制备,预热,预喷粉,喷熔,冷却,后期加工各种材料,各种性能涂层火焰喷涂,电弧喷涂,等离子弧喷涂电镀各种材料预处理工件(阴极)单一金属,合金,复合镀层刷镀用于局部修补涂装各种材料浸涂,喷涂,静电喷涂等有机涂料耐蚀,耐磨,美化几种常见的表面工程技术表面工程技术在国民经济中