金属材料表面处理技术介绍
为了适应耐磨性、耐高温性、耐酸碱腐蚀等特殊要求,往往需要不断研究开发各种特殊合金以满足上述的需求,但特殊合金材料往往成本较高,在大多数情况下难以同时满足多种性能要求。
产品在服役过程中金属表面不可避免的与大气/海水等接触,金属表面受损或发生故障时会影响保护效果和寿命,因此在1983年由英格兰大学教授提出表面工程的概念,利用少量金属/非金属材料对母材表面进行处理,以保护和加强产品表面。
一、金属表面处理的基本概念
金属表面处理指在集体材料表面上手动形成与母料的机械、物理和化学性能不同的表面,以满足产品所需的耐磨性、耐蚀性、装饰性或其他特殊功能的过程。
目前比较成熟的金属表面处理技术较多,根据加工方式的不同,可分为机械、物理、化学三大类。
根据是否向金属材料表面添加其他元素或物质,将金属表面处理分为两大类:表面组织强化方法和表面抛光方法。
二、金属表面处理的一般方法
1、增加表面晶体缺陷(获得致密的表面或增加电位以获得更好的附着力)
2、获得压力应力状态表面(如抛丸、喷砂等)。
3、表面形成硬化组织(如马氏体等);
4、表面晶粒细化或细化;
5、部分化学处理也可归为表面组织强化方法(如酸、碱处理,过氧化氢处理以及电化学晶界腐蚀等)。
二、部分金属表面处理方法解读
1、机械抛光:使用柔性抛光工具和研磨颗粒对工件表面进行修饰加工和去毛刺。抛光是为了获得光滑的表面或镜面光泽,而不提高工件的尺寸或几何精度。机械研磨是指依靠非常小的研磨粉末的研磨、滚动作用,从样品研磨面上去除非常薄的金属层。
2、表面淬火:利用快速加热制作表面奥氏体化,立即淬火,将表面组织转化为马氏体,加强表面,心脏组织基本不变。目的是提高产品表面的硬度、耐磨性和疲劳强度而心部仍具有较高的韧性。
3、感应加热:利用电磁感应方法,加热材料内部产生电流,依靠这个漩涡的能量达到加热目的,使金属表面形成氧化层。
4、等离子喷涂:以直流驱动等离子弧为热源,将合金、金属等材料加热到熔化或半熔化状态,高速喷射至预处理的工件表面,形成附着坚固的特殊保护用途的表面。