表面工程学课程小结

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1、表面工程学课程小结1.表面工程技术：是赋予材料或零部件表面以特殊的成分、结构和性能（或功能）的化学、物理方法与工艺，它的实施对象是固体材料的表面。基材涉及几乎所有的工程材料，如金属、陶瓷、半导体材料、高分子材料、混凝土、木材、各类复合材料。按照工艺特点的不同，表面改性技术可分为：表面组织转化技术，表面涂层、镀层及堆焊技术，表面合金化技术等三大类。2.表面、磨损与腐蚀典型固体表面有：理想表面、洁净表面与清洁表面、机械加工过的表面、一般表面。最基本的磨损形式：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。影响磨粒磨损过程

2、的因素有：磨粒的硬度、磨粒形状和粒度、工况和环境条件。影响固体材料粘着磨损性能的因素有：润滑条件或环境、硬度、晶体结构和晶体的互溶性、温度。腐蚀：按腐蚀机理分为化学腐蚀和电化学腐蚀。按腐蚀形态不同分为：全面腐蚀、局部腐蚀。电化学腐蚀：指金属在导电的液态介质中因电化学作用导致的腐蚀，在腐蚀中有电流产生。如：电偶腐蚀：在腐蚀介质中，金属与另一种电位更正的金属或非金属导体发生电连接而引起的加速腐蚀。大气腐蚀、海水腐蚀属于电化学腐蚀。化学腐蚀：是金属在干燥的气体介质中或不导电的液体介质中（如酒精、石油等）发生的腐蚀，腐

3、蚀过程中无电流产生。高温氧化属于化学腐蚀。3.电镀与化学镀（1）电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。合金电镀：在一种溶液中，两种或两种以上金属离子在阴极上共沉积，形成均匀细致镀层的过程叫做合金电镀。电镀过程中，被镀工件接电源的负极。电镀液分为简单盐镀液和络合物镀液。4电镀仅可以改变基材表面性能。（2）电刷镀中、高碳钢的电刷镀工艺：1.电净，电净液，8—15伏，正接，相对运动速度9

4、—18m/min。水冲。2.活化，2号活化液，反接，8—15伏，至表面出现均匀碳黑。水冲。3.活化，3号活化液，反接，15—25伏，至表面出现均匀的银灰色。水冲。4.镀打底层，特殊镍，先无电擦拭3—5秒，再接通电源，正接，镀厚约0.001—0.002mm,8—15V，9—18m/min。5.镀工作层。正接，8—15V，9—18m/min。镀至要求厚度。所谓正接是指工件与专用直流电源的负极相连，镀笔上的阳极与正极相连。（3）化学镀在无外加电流的状态下，借助合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属，并沉积到零件表

5、面的一种镀覆方法。优点：不需要外加直流电源、不存在电力线分布不均匀的影响，镀层均匀；只要经过适当的预处理，可以在金属、非金属、半导体材料上直接镀覆；镀层致密，孔隙少，硬度高，具有极好的化学和物理性能。完成化学镀的过程有三种方式，即置换沉积、接触沉积、还原沉积。1.热喷涂技术分为喷涂与喷焊。（1）喷涂特点：可在各种基体上制备各种材质的涂层、基体温度低、操作灵活、涂层厚度范围广。涂层形成的大致过程是：涂层材料经加热熔化和加速撞击基体冷却凝固形成涂层。涂层中产生孔隙的产生原因：1.未熔化颗粒的低冲击动能；2.喷涂角度

6、不同时造成的遮蔽效应；3.凝固收缩和应力释放效应。喷涂层与基材的结合机理主要为机械结合。（2）喷焊氧－乙炔火焰喷焊：采用氧－乙炔火焰作为喷焊热源的工艺称为氧－乙炔火焰喷焊技术。喷焊层与基材呈冶金结合。喷焊时基材的熔点应该高于喷焊材料的熔点。2.表面淬火表面淬火技术：采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3(对亚共析钢)或者Ac1(对过共析钢)之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的工艺过程。火焰加热表面淬火：将高温火焰气体喷向工件表面，使其迅速加热到淬火温度，然后在一定淬火介质中冷却，称为火焰

7、加热表面淬火法。依据表面淬火的热源不同，可以将其分为感应加热淬火、火焰加热4淬火、激光淬火和电子束淬火等。1.热扩渗热扩渗技术：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层的工艺。热扩渗渗层形成的基本条件：1.渗入元素必须能够与基材金属形成固溶体或金属间化合物；2.欲渗元素与基材之间必须有直接接触；3.被渗元素在基体金属中要有一定的渗入速度。固体热扩渗渗剂组成：供渗剂、催渗剂、填充剂。各自的作用：供渗剂：能产生活性原子。催渗剂：促进活性原子渗入。填充剂：减少渗剂的板结，方便工件的取

8、出，并降低成本。TD处理：在高温下将钢铁材料放入硼砂熔盐浴中一定时间后，可在材料表面形成几微米到数十微米的碳化物层，这种工艺称为TD法。TD法所得覆层特点：覆层硬度极高，在600℃以下有较高的硬度；摩擦系数较低，耐磨性好；抗剥离性、抗氧化性及耐蚀性好。气体渗碳：在增碳的活性气氛中，将低碳钢或低碳合金钢加热到高温（一般为900～950℃），使活性碳原子进入钢的表面，以获得高碳渗层的工艺方