Ch13材料表面技术课件.ppt

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1、第十三章材料表面技术§13.1材料表面技术概述§13.2电镀和化学镀§13.3化学转化膜技术§13.4表面涂敷技术§13.5气相沉积技术§13.6高能束表面技术简介§13.1材料表面技术概述表面工程是利用物理的、化学的、物理化学的以及机械的等工艺方法，使工件表面获得可要求的成分、组织和性能，以提高产量质量的工程。始于20世纪80年代。主要包括：（1）热处理，表面淬火、化学热处理等，以提高表面强度、硬度、耐磨性为主，常称为表面硬化（强化）技术。（2）化学粘接镀、电镀、转化膜等，以提高耐蚀性为主，常称为防护技术。（1）、（2）有联系有交叉，又相对独立。（3）气相沉积等，

2、成为制造新材料、机件修复的手段。一、材料表面技术的目的与作用1.提高材料的表面损伤失效抗力2.赋予材料表面某种（或多种）功能特性3.实施特定的表面加工来制造（或修复）零、部件二、材料表面技术的应用1.在结构材料及工程构件、机械零件上的应用2.在功能材料及元器件上的应用3.在新材料的研究与生产上的应用4.在环境保护方面的应用§13.1材料表面技术概述三、表面技术的分类1.表面覆层技术2.表面合金化技术3.表面组织转变技术四、材料表面技术的特点1.只需进行表面改性或强化，可以节约材料。2.可以获得特殊的表面层。3.表面涂层很薄，涂层用料少。4.可以用于修复已损坏、失效的

3、零件。§13.1材料表面技术概述①充分发挥材料潜力。六缸柴油机曲轴喷丸处理后强度提高30％～38％。冷作模具承受冲击载荷大，其表面耐磨性与心部韧性之间的矛盾更加突出，经渗B后表面耐磨性由高硬度的硼化物层承担，再适当地提高回火温度将基体硬度降低到60HRC以下，使心部韧性得到改善，既发挥了硼化物层的耐磨优势，又避免发生脆性断裂，可使模具寿命延长十几倍。气相沉积如CVD沉积α-Al2O3的硬质合金，在1000～1500℃时刃部仍保持高硬度，使用寿命比沉积TiC、TiN高2倍。§13.1材料表面技术概述表面工程功能②节约材料资源。用铁基粉末烧结成形后渗锌，代替铜制作弹子锁

4、芯，耐蚀性好，节约了大量铜。用低碳钢渗铝，代替高合金耐热钢制作渗碳罐，节约了铬镍资源并降低了成本。英国汽车排气系统采用渗铝后，寿命比碳钢延长三倍。钴合金Hs25叶片于1205℃工作2h后，因氧化起皮而失效，经铬铝共渗后于1205℃，工作100h，仅失重14g/cm2，表面刚刚起皮。有人分析，船舶寿命周期一般为20～30年，报废时实际失效件只是一部分，大约还有70％可以继续工作，如果用表面强化处理其中一些薄弱部位，可使船舶寿命延长到30～35年，船舶的全寿命周期费用降低30％左右。§13.1材料表面技术概述表面工程功能③制作新材料。表面强化处理是制造复合材料的预处理手

5、段。④维修与修复。用刷镀修复的坦克零件，耐磨性是原产品的4.3倍；刷镀修复万匹马力柴油机的定时齿圈；热喷涂处理运输船尾轴套；用化学粘接高温涂料修复船用柴油机排烟管等。⑤装饰。沉积TiN代替黄金，化学镀仿制各类文物及装饰品以及各类涂料的装饰等。§13.1材料表面技术概述表面工程功能风电设备表面处理方案：（1）风机叶片：喷丸强化（2）风电齿轮箱：低Ra超精研磨（3）风机轮毂：抛丸处理（4）风机塔架：抛丸/喷砂除锈等＋涂防腐涂层§13.1材料表面技术概述喷丸§13.1材料表面技术概述喷丸§13.1材料表面技术概述喷丸§13.2电镀和化学镀一、电镀将零件作为阴极放在含有欲镀

6、金属的盐类电解质溶液中，通过电解作用而在阴极上（即零件）发生电沉积现象形成电镀层。（一）单金属电镀（二）合金电镀（三）复合电镀（四）非金属材料的电镀电镀实验演示电镀生产实例12（1）镀Mo显著提高发动机QT缸体的耐磨性。（2）汽油机铸铝活塞裙部外表面镀Sn。（3）活塞环用合金ZT，第一道环镀Cr，第二道环镀Sn或P化。（4）拉伸钢质零件，毛坯表面需镀Cu或P化，使毛坯表面形成一层隔离层，能储存润滑剂，具有自润性能。（5）电镀黄铜（仿金电镀），如Cu-Zn、Sn-Cu-Zn，可能到18K～24K黄颜色仿金电镀层，可用于：灯饰、日用五金制品；汽车轮胎子午线钢丝的电镀，提

7、高橡胶与钢丝的结合强度；节约Au，在镀Au前先镀黄铜。（6）减摩镀—轴承电镀，电镀软金属如Sn、Pb、In等，在摩擦表面上改善磨合性能。§13.2电镀和化学镀电镀应用（7）车身某些部位，如5门1盖、焊接形成的内腔等，不能上面漆，甚至不能上电泳漆，往往成了车身整体防腐蚀的薄弱点。可采用单面镀Zn或双面镀Zn钢板，翼子板、车顶盖也可使用Zn钢板。镀Zn钢板的镀Zn层7.5～10μm。双面镀Zn板车身，使用寿命12年。中高档轿车白车身一般使用镀Zn板，但其表面粗糙度、清洁度影响镀Zn层附着力。§13.2电镀和化学镀电镀应用（8）耐蚀镀：①镀Zn，如镀Zn钢板；还可电镀