普通低碳钢表面陶瓷膜层的制备.doc

《普通低碳钢表面陶瓷膜层的制备.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、作品名称普通低碳钢表面陶瓷膜层的制备与性能研究类别科技发明制作负责人主要成员一、当前研究现状：随着表面处理技术的发展，金属的表面陶瓷化处理已成为材料科学中的热点课题，经过表面处理，把金属的韧性和陶瓷的耐腐蚀性、耐磨性、耐高温热冲击性等有机的结合，会很大程度上提高材料的综合性能，从而扩大材料的使用寿命和使用范围，提高材料的应用价值。低碳钢的表面处理技术一般为表面淬火、表面渗碳、表面电镀和表面热浸镀等，经碳过这些技术处理，低钢的强度和耐磨性有了一定提高，若要大幅提高低碳钢的表面性能，低碳钢的表面陶瓷化

2、便是一个全新的方向。微弧氧化技术是近年来对金属进行表面处理的一种新方法，又称微等离子体表面陶瓷化技术，是指在普通阳极氧化的基础上，利用弧光放电增强并激活在阳极上发生的反应，从而在以铝、钛、镁金属及其合金为材料的工件表面形成优质的强化陶瓷膜的方法。采用专用的微弧氧化电源在工件上施加电压，使工件表面的金属与电解质溶液相互作用，在工件表面形成微弧放电，在高温、电场等因素的作用下，金属表面形成陶瓷膜，达到工件表面强化的目的。但是微弧氧化技术目前仅局限于有色金属，如铝合金、镁合金、钛合金的表面处理，而对应用

3、极其广泛的普通低碳钢则是不可行的，因此，如何有效的利用微弧氧化技术在普通低碳钢表面形成陶瓷膜层，具有重要的应用价值和挑战性。国内目前研究低碳钢表面陶瓷层的材料的发展很快，已经开始有向铝合金方向发展的趋势，有的还在镀层铝中掺杂稀土等材料，研究低碳钢的表面陶瓷化具有很大的实用价值和意义。国内研究低碳钢表面陶瓷膜层的制备的学校有：学校有重庆大学、燕山大学、哈尔滨工业大学参考文献：[1]孙淑萍，杨飞平，刘锐杰.Q235钢铁/Al-Ni镀层/微弧氧化陶瓷膜的性能研究[J].电镀与环保，2011，31（6）：

4、46-48[2]赵国华，压铸模具钢的微弧氧化复合表面改性[D]，重庆大学材料科学与工程学院，2011，6-11[3]赵建华，赵国华，李涛，刘鑫，李佳丽，韩二静.H13热作模具钢微弧氧化复合陶瓷层的组织和性能[J].材料处理学报，2012，3（3）：129-132二、作品撰写的目的和基本思路：低碳钢是日常生活中很常见的材料，其退火组织为铁素体和少量珠光体，强度和硬度较低，塑性韧性较好，在日常生活中应用非常广泛，如日常生活中的各种建筑构件、容器、箱体炉体、农机具、汽车驾驶室、发动机罩等，还用于制作强度

5、要求不高的各种机械零件。但是，低碳钢的强度和耐磨性较低，限制了其应用。因此，寻找一种表面处理方法使低碳钢的表面性能大幅提高非常必要。本实验的目的：（1）在低碳钢表面形成陶瓷膜层，大大提高低碳钢的表面性能，使材料强度更高、更耐磨。（2）寻找一种使微弧氧化技术不仅仅局限于有色金属的方法，让微弧氧化技术的应用更为广泛。微弧氧化形成的陶瓷膜层具有很多特别的性质，如硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐高温热冲击性能等。如果使低碳钢表面形成一层陶瓷膜层，将会使其具有更多优良的性质,但是,低碳钢表面不能直接进行微弧氧化，

6、如果将电镀工艺或热浸镀工艺与微弧氧化工艺相结合，先在低碳钢表形成一层铝金属薄膜，然后对这层薄膜进行微弧氧化，这样就会在低碳钢表面形成一层氧化铝陶瓷膜层，间接的在低碳钢表面进行了微弧氧化处理，达到预期的目的。氧化铝陶瓷具有很高的硬度和密度，还具有良好的电绝缘性能，高温下的电绝缘性能尤为突出，若在低碳钢表面制备一层氧化铝陶瓷膜层会使低碳钢表面性能大大提高。电镀和热浸镀可以在低碳钢表面均匀的镀一层铝薄膜，对这层铝薄膜进行微弧氧化，使低碳钢表面形成一层陶瓷膜层。微弧氧化法与电镀或热浸镀法的结合，是其他单一

7、的表面强化技术所没有的优点。相比于陶瓷喷涂技术等处理工艺，这种方法制得的工件膜层与基体结合良好（热浸镀与机体之间为冶金结合，使低碳钢与铝层形成金属间化合物，镀层与基体间结合非常紧密），膜层厚度也比较容易控制；相比于合金强化，这种方法所用材料成本低，适合工业生产；与表面渗碳工艺相比，这种方法制得的工件则有更高的强度和耐磨性；而且这种方法比其他表面强化工艺的操作工序简单，电解液污染也比较小。所以，本次实验的基本思路是：将微弧氧化工艺与电镀或热浸镀工艺相结合，使低碳钢这种表面不能直接进行微弧氧化的金属材

8、料在其表面形成一层可以进行微弧氧化的铝金属薄膜，然后对铝薄膜进行微弧氧化，使低碳钢表面形成一层陶瓷膜层。然后，对制备好的材料进行一系列性能的研究与测试，主要是耐磨性、耐腐蚀性、导电性、耐高温热冲性。三、作品具体实施方案：1、陶瓷膜层的制备：（1）热浸镀：热浸镀的工艺流程为：除油—除锈—助镀—保护非镀部位—热浸镀—清洗a.除油：除油在加热到80℃至沸腾的普通碱液中进行。将油污除尽后经水洗然后除锈。b.除锈：除锈在配置好的混合酸中进行，酸液加热到50℃左右，此温度下除锈速度快而且彻底。