材料表面技术1.6.doc

1.表面技术概念：广义：是直接与各种表面现象或过程有关的，是能为人类造福或被人类利用的技术；通过物理、化学或机械以及复合方法，使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而赋予表面与基体不同的性能； 通过物理、化学或机械以及复合方法，使金属表面具有与基体不同的组织结构、化学成分和物理状态，从而赋予表面与基体不同的性能； 2.按照作用原理分类（matton分类）： （1）原子沉积：以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度沉积在基体表面上，如电镀，化学镀，PVD，CVD等； （2）颗粒沉积：以宏观尺度形态在基体上形成覆盖层，如热喷涂，冷喷涂，或搪瓷涂层； （3）整体覆盖：沉积材料同一时间整体涂覆在基体上，如热浸镀，涂装，堆焊和包箔等； （4）表面改性：用物理、化学、机械等方法改变材料表面形貌，化学成分，组织结构和应力状态灯，如喷丸，喷砂，化学热处理； 3.基体表面预处理： 概念：用物理、化学方法除去基体表面的油污，氧化皮及其它污染物，使基体表面呈现出一定的粗糙度和清洁度； 前处理包括：（1）表面整平：使表面平整，光滑，达到要求的粗糙度，抛光，磨光，滚光； （2）除油（脱脂）：有机除油，化学法，电化学法； （3）除锈（酸洗）：化学、电化学； （4）弱腐蚀（活化）：电镀、化学镀，除去表面钝化膜，露出新鲜晶格组织稀酸稀碱中处理； 4.喷砂：定义：利用压缩空气把磨料高速喷到零件表面，对其清理的方法。钢砂，石英砂，氧化铝，碳化硅； 应用范围：（1）可清除热处理件（锻件、铸件）表面氧化皮，型砂； （2）可除去工件表面毛刺，锈蚀，油污； （3）对于不宜用酸洗除氧化皮工件，可用喷砂代替； （4）对于某些表面技术，如热喷涂，涂装，可用喷砂产生一定粗糙度，产生“锚固效应”； 喷丸：与喷砂原理和设备类似，只是采用的磨料不同， 应用范围：①是零件产生压应力，从而提高零件的疲劳强度和抗应力及抗腐蚀能力。②代替一般冷热成型工艺，可对大型薄壁铝制零件进行成型加工，这样可避免零件表面残留的张应力而形成有利的压应力。③对扭曲的薄壁零件进行校正，经喷丸后的零件使用温度不能太高，以防消除喷丸产生的压应力，使用温度范围因材料而定，一般钢铁件为260-290℃，铝零件为170℃。 5.覆盖能力：使工件最凹处沉积上金属的能力； 均镀（分散）能力：使金属镀层厚度均匀分布的能力； 分散能力好，深度能力肯定好；深度能力好，均镀能力不一定好； 电流效率：电极上实际析出（溶解）物质的质量与理论计算得到的析出（溶解）物质的质量的比； 6.电镀：指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法； 使电镀分散能力强措施：工件形状越简单越好，加入络合剂，提高溶液导电性，加入导电盐，离阳极距离远一些，可以使镀层分散能力更好； 7.阴极极化：当电流通过电极时，电极电位会偏离平衡电极电位，随电流密度增加电极电位不断变负，即阴极极化； 电化学极化：由于阴极上电化学反应速度小于外电源供给电极电子的速度，从而使电极电位向负的方向移动而引起的极化作用； 浓差极化：由于邻近电极表面液层的浓度与溶液主体的浓度发生差异而产生的极化，这是由于溶液中离子扩散速度小于电子运动速度造成的。 8.电刷镀：应用电化学沉积的原理，在导电零件需要制备涂层的表面上，快速沉积金属镀层的表面技术； 它是电镀技术的特殊形式，又称为涂镀，无槽电镀，选择性电镀，擦镀等； 过程：阳极通过包套与工件刷镀表面接触，使用很大的电流密度（约槽镀5-10倍）和金属含量高于普通镀液的专用镀液，使阳极和工件刷镀表面发生相对运动。 特点：（1）电刷镀层具有良好的力学性能和物理化学性能，镀层与基体结合强度高； （2）镀层厚度可精确控制； （3）温度低，作业中，温度≤70℃，不会引起工件变形、表面金相组织的变化和产生残余应力等； （4）工艺灵活，适应范围广，可以实现不解体刷镀和现场刷镀作业； （5）生产效率高，沉积速度一般是槽镀的5-20倍，而且辅助时间少，生产周期短； （6）对环境污染小； （7）劳动强度大，适合于单件或小批量生产； 基本原理：直流电源的负极通过电缆线与经表面处理的工件联接；正极通过电缆线与镀笔连接。镀笔前端的仿形阳极用棉花包套包裹，施镀时与工件表面轻轻接触，含有欲镀金属离子的电刷镀专用镀液不断地供送到阳极和工件刷镀表面之间，在电场作用下，镀液中的金属离子定向迁移到工件表面，在工件表面获得电子还原形成金属原子，还原的金属原子在工件表面上形成镀层。 9.表面涂覆技术与表面改性技术： 表面涂覆技术：指采用表面技术，在零部件或工件表面涂覆一层或多层表面层而形成的技术； 表面改性技术：运用现代技术改变材料表面、亚表面的成分，改变材料结构和性能的处理