广西大学材料表面技术考试秘笈.pdfVIP

金属表面处理技术概述 1.1 什么是金属表面处理技术 1..1.1金属表面处理技术是指通过一些物理、化学、机械或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，从而使经过处理后的表面具有与基体不同的性能。 1..1.2经过表面处理后的金属材料，其基体的化学成分和力学性能并未发生变化(或未发生大的变化)，但其表面却拥 有了一些特殊性能，如高的耐磨性、耐蚀性、耐热性、导电性、电磁特性、光学性能等。 1.2 为什么研究金属表面处理技术 1.2.1所有的金属材料都不可避免与环境相接触,而与环境真正接触的是金属的表面，如各种机械零件和工程构件。 1.2.2金属表面发生破坏或失效，进而引起整个设备或零 （构）件的破坏或失效。 1.2.3发展金属表面防护和强化技术， 是各国普遍关心的重大课题。 问题的提出 随着现代工业的迅猛发展，对机械工业产品提出了更高的要求，要求产品能在高参数(如高温、高压、高速)和恶 劣工况条件下长期稳定运转或服役，这就必然对材料表面的耐磨 、耐蚀等性能以及表面装饰提出了更高的要求，使其 成为防止产品失效的第一道防线。 19世纪工业革命以来，为了适应高强度、高硬度和耐磨、耐高温、耐酸碱腐蚀等不同特殊要求，人们需要不断开 发各种特殊的合金材料，但这些合金材料往往价格昂贵。 在许多情况下也很难找到一种能够同时满足整体和表面要求的材料。 试图采用各种表面技术对普通金属表面进行处理，以改变其表面性能，使其适应复杂的工作环境。 措施: 1.1表面处理技术则可以用极少量的材料就起到大量、昂贵的整体材料难以起到的作用，在不增加或不增加太 多成本的情况下使产品表面受到保护和强化，从而提高产品的使用寿命和可靠性，改善机械设备的性能、质量、增强 产品的竞争能力。 1.2研究和发展金属材料的表面处理技术，对于推动高新技术的发展、对于节约材料、节约能源等 都具有重要意义。而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。 意义:1.1通过表面处理大幅度提高产品质量。1.2节约贵重材料。1.3实现材料表面复合化，解决单一材料无法解决的 问题。1.4修复整体优势，良好的节能、节材效果。 1.3 表面处理技术的主要途径 1.3.1表面涂层技术：通过表面涂层技术在基体表面制备各种镀、涂覆层，包括电镀、化学镀、（电）化学转化膜技术、 气相沉积技术、堆焊、热喷涂等； 1.3.2表面改性技术：用机械、物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、化学成 分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状态。如表面淬火、化学热处理、喷丸、高能束表面改性等。 1.3.3表面改 性技术和表面涂层技术的最大区别是，其所形成的表面在材料和组织上均与基体有一定的联系，而不像表面涂层技术 那样，涂层的材料和组织与基体是完全不同的。 按照作用原理，表面技术可以分为以下四种基本类型 （Matton分类法）: 1. 沉积：沉积物以原子、离子、分子和粒子集团等原子尺度的粒子形态在材料表面上形成覆盖层，如电镀、化学镀、 物理气相沉积、化学气相沉积等。 2. 颗粒沉积原子：沉积物以宏观尺度的颗粒形态在材料表面上形成覆盖层，如热喷涂、搪瓷涂敷等。 3. 整体覆盖：它是将涂覆材料于同一时间施加于材料表面，如包箔、贴片、热浸镀、涂装、堆焊等。 4. 表面改性：用机械、物理、化学等方法，改变材料表面的形貌、化学成分、相组成、微观结构、缺陷状态或应力状 态。 按表面强化层材料分 :金属材料 层陶瓷材料层 高分子材料层 按表面处理工艺特点分 1. 表面改性技术 包括表面淬火、化学热处理、表面形变强化等，如感应加热表面淬火、渗碳、氮化、碳氮共渗、喷 丸、滚压等。 2.表面涂 （镀）层技术 如电镀、化学镀、热浸镀、气相沉积、热喷涂、堆焊、激光熔覆、涂装等。 3.表面转化膜技术 如氧化处理、磷化处理、铬酸盐处理和着色与封闭处理等。 高能束表面处理技术 如电子束、离子束、激光束表面改性与强化等。 按表面处理的目的或性质分 1.表面耐磨和减摩技术 2.表面耐蚀和抗氧化技术 3.表面装饰技术 4.功能表面技术 4.表面修复技术 2.提高金属制品或零件的表面强度和硬度 表面处理技术可以赋予金属材料表面很高的强度和硬度，提高材料的抗疲劳性和耐磨性，如钢的表面淬火、化学热处 理、堆焊、热喷涂、化学气相沉积、喷丸等。 3．修复零件 1. 零件磨损、腐蚀和疲劳失效常发生在表面。通过表面技术修复、强化使机械零件翻新如初，从而节省了大量资源和 经费，并极大地减少了环境污