第十三章第十三章资料外表技术资料外表技术13.1资资料外表技料外表技术术概述概述13.2电镀电镀和化学和化学镀镀13.3化学化学转转化膜技化膜技术术13.4外表涂敷技外表涂敷技术术13.5气相堆气相堆积积技技术术13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介13.1资资料外表技料外表技术术概述概述外表工程是利用物理的、化学的、物理化学的以及机械外表工程是利用物理的、化学的、物理化学的以及机械的等工的等工艺方法，使工件外表方法，使工件外表获得可要求的成分、得可要求的成分、组织和性能，和性能，以提高以提高产量量质量的工程。始于量的工程。始于20世世纪80年代年代。主要包括：主要包括：1热处置，外表淬火、化学置，外表淬火、化学热处置等，以提高外表置等，以提高外表强度、硬度、耐磨性度、硬度、耐磨性为主，常称主，常称为外表硬化外表硬化强化技化技术。2化学粘接化学粘接镀、电镀、转化膜等，以提高耐化膜等，以提高耐蚀性性为主，主，常称常称为防防护技技术。1、2有有联络有交叉，又相有交叉，又相对独立。独立。3气相堆气相堆积等，成等，成为制造新制造新资料、机件修复的手段。料、机件修复的手段。一、一、资料外表技料外表技术的目的与作用的目的与作用1.提高提高资料的外表料的外表损伤失效抗力失效抗力2.赋予予资料外表某种或多种功能特性料外表某种或多种功能特性3.实施特定的外表加工来制造或修复零、部施特定的外表加工来制造或修复零、部件件二、二、资料外表技料外表技术的运用的运用1.在构造在构造资料及工程构件、机械零件上的运用料及工程构件、机械零件上的运用2.在功能在功能资料及元器件上的运用料及元器件上的运用3.在新在新资料的研料的研讨与消与消费上的运用上的运用4.在在环境境维护方面的运用方面的运用13.1资料外表技料外表技术概述概述三、外表技三、外表技术的分的分类1.外表覆外表覆层技技术2.外表合金化技外表合金化技术3.外表外表组织转变技技术四、四、资料外表技料外表技术的特点的特点1.只需只需进展外表改性或展外表改性或强化，可以化，可以节约资料。料。2.可以可以获得特殊的外表得特殊的外表层。3.外表涂外表涂层很薄，涂很薄，涂层用料少。用料少。4.可以用于修复已可以用于修复已损坏、失效的零件。坏、失效的零件。13.1资料外表技料外表技术概述概述充分充分发扬资料潜力。料潜力。六缸柴油机曲六缸柴油机曲轴喷丸丸处置后置后强度提高度提高3038。冷作模具接受冲冷作模具接受冲击载荷大，其外表耐磨性与心部荷大，其外表耐磨性与心部韧性之性之间的矛盾更加突出，的矛盾更加突出，经渗渗B后外表耐磨性由高硬度的硼化物后外表耐磨性由高硬度的硼化物层承当，再适当地提高回火温度将基体硬度降低到承当，再适当地提高回火温度将基体硬度降低到60HRC以以下，使心部下，使心部韧性得到改善，既性得到改善，既发扬了硼化物了硼化物层的耐磨的耐磨优势，又防止又防止发生脆性断裂，可使模具寿命延伸十几倍。生脆性断裂，可使模具寿命延伸十几倍。气相堆气相堆积如如CVD堆堆积-Al2O3的硬的硬质合金，在合金，在10001500时刃部仍刃部仍坚持高硬度，运用寿命比堆持高硬度，运用寿命比堆积TiC、TiN高高2倍。倍。13.1资料外表技料外表技术概述概述外表工程功能外表工程功能节约资料料资源。源。用用铁基粉末基粉末烧结成形后渗成形后渗锌，替代，替代铜制造制造弹子子锁芯，耐芯，耐蚀性好，性好，节约了大量了大量铜。用低碳用低碳钢渗渗铝，替代高合金耐，替代高合金耐热钢制造渗碳罐，制造渗碳罐，节约了了铬镍资源并降低了本源并降低了本钱。英国汽英国汽车排气系排气系统采用渗采用渗铝后，寿命比碳后，寿命比碳钢延伸三倍。延伸三倍。钴合金合金Hs25叶片于叶片于1205任任务2h后，因氧化起皮而失效，后，因氧化起皮而失效，经铬铝共渗后于共渗后于1205，任，任务100h，仅失重失重14g/cm2，外表，外表刚刚起皮。起皮。有人分析，船舶寿命周期普通有人分析，船舶寿命周期普通为2030年，年，报废时实践践失效件只是一部分，大失效件只是一部分，大约还有有70可以可以继续任任务，假，假设用外用外表表强化化处置其中一些薄弱部位，可使船舶寿命延伸到置其中一些薄弱部位，可使船舶寿命延伸到3035年，船舶的全寿命周期年，船舶的全寿命周期费用降低用降低30左右。左右。13.1资料外表技料外表技术概述概述外表工程功能外表工程功能制造新制造新资料。外表料。外表强化化处置是制造复合置是制造复合资料的料的预处置手段。置手段。维修与修复。修与修复。用刷用刷镀修复的坦克零件，耐磨性是原修复的坦克零件，耐磨性是原产品的品的4.3倍；倍；刷刷镀修复万匹修复万匹马力柴油机的定力柴油机的定时齿圈；圈；热喷涂涂处置运置运输船尾船尾轴套；套；用化学粘接高温涂料修复船用柴油机排烟管等。用化学粘接高温涂料修复船用柴油机排烟管等。装装饰。堆。堆积TiN替代黄金，化学替代黄金，化学镀仿制各仿制各类文物及装文物及装饰品以品以及各及各类涂料的装涂料的装饰等。等。13.1资料外表技料外表技术概述概述外表工程功能外表工程功能风电设备外表外表处置方案：置方案：1风机叶片机叶片：喷丸丸强化化2风电齿轮箱：低箱：低Ra超精研磨超精研磨3风机机轮毂：抛丸：抛丸处置置4风机塔架：抛丸机塔架：抛丸/喷砂除砂除锈等涂防腐涂等涂防腐涂层13.1资料外表技料外表技术概述概述喷丸喷丸13.1资料外表技料外表技术概述概述喷丸喷丸13.1资料外表技料外表技术概述概述喷丸喷丸13.2电镀电镀和化学和化学镀镀一、一、电镀将零件作将零件作为阴极放在含有欲阴极放在含有欲镀金属的金属的盐类电解解质溶液中，溶液中，经过电解作用而在阴极上即零件解作用而在阴极上即零件发生生电堆堆积景象构成景象构成电镀层。一一单金属金属电镀二合金二合金电镀三复合三复合电镀四非金属四非金属资料的料的电镀电镀实验演示演示电镀消消费实例例121镀Mo显著提高著提高发动机机QT缸体的耐磨性。缸体的耐磨性。2汽油机汽油机铸铝活塞裙部外外表活塞裙部外外表镀Sn。3活塞活塞环用合金用合金ZT，第一道，第一道环镀Cr，第二道，第二道环镀Sn或或P化。化。4拉伸拉伸钢质零件，毛坯外表需零件，毛坯外表需镀Cu或或P化，使毛坯外表构成化，使毛坯外表构成一一层隔离隔离层，能，能储存光滑存光滑剂，具有自，具有自润性能。性能。5电镀黄黄铜仿金仿金电镀，如，如Cu-Zn、Sn-Cu-Zn，能，能够到到18K24K黄黄颜色仿金色仿金电镀层，可用于：灯，可用于：灯饰、日用五金制品；、日用五金制品；汽汽车轮胎子午胎子午线钢丝的的电镀，提高橡胶与，提高橡胶与钢丝的的结合合强度；度；节约Au，在，在镀Au前先前先镀黄黄铜。6减摩减摩镀轴承承电镀，电镀软金属如金属如Sn、Pb、In等，在摩擦等，在摩擦外表上改善磨合性能。外表上改善磨合性能。13.2电镀和化学和化学镀电镀运用电镀运用 7车身某些部位，如5门1盖、焊接构成的内腔等，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、车顶盖也可运用Zn钢板。 镀Zn钢板的镀Zn层7.510m。 双面镀Zn板车身，运用寿命12年。 中高档轿车白车身普通运用镀Zn板，但其外表粗糙度、清洁度影响镀Zn层附着力。 13.2电镀和化学和化学镀电镀运用电镀运用 8耐蚀镀：镀Zn，如镀Zn钢板；还可电镀Zn合金，如Zn-Ni13， Ni4Zn3金属间化合物。镀Sn，美丽的光泽，对含果实类耐有机酸耐蚀才干很好，对 Sn的钎焊性能好，用于食品罐头盒、无线电接插件及引线等 元件。镀Ni，常存在孔隙，需多层电镀，用于汽车、仪表等。镀Cu，用于多层电镀的底层或中间层。镀Mn，用于海水中混凝土钢筋。13.2电镀和化学和化学镀电镀运用电镀运用 9耐磨镀：镀硬Cr：用于耐磨性和修复磨损件、切削超差的工件。硬， 热硬性好，小。防护装饰性镀Cr：中间镀层为Cu、Ni、Cu-Sn、Ni-Fe等， 在镀Ni层上再镀Cr银蓝色镜面镀层。镀黑Cr：用于照相机、武器等，采用不同镀液。镀无裂纹Cr裂纹影响金属腐蚀性能，由于镀Sn钢板价 格上涨，用镀Cr钢板无锡钢板。10复合镀：在金属基体上分布一些高硬度氧化物、碳化物 质点，常以Ni、Co为主体金属，如化学镀Ni-P、Ni-B为主体 金属，分散硬颗粒是SiC等，Ni-P-SiC复合镀层的耐磨性比镀 Ni层高70，已用于汽车发动机。 13.2电镀和化学和化学镀电镀运用电镀运用硬币的设计硬币的设计 第五套人民币硬币 1元硬币 钢芯镀镍 5角硬币 钢芯镀铜合金 1角硬币 不锈钢13.2电镀和化学和化学镀电镀运用电镀运用二、化学二、化学镀一根本原理一根本原理在无外加在无外加电场的情况下，的情况下，镀液中的金属离子在复原液中的金属离子在复原剂的的作用下，作用下，经过催化催化在在镀件金属或非金属件外表上的复原堆件金属或非金属件外表上的复原堆积过程。程。二根本特点二根本特点均均镀才干和深才干和深镀才干好，可在外形复才干好，可在外形复杂的的镀件外表件外表产生生均匀厚度的均匀厚度的镀层；镀层晶粒晶粒细，空隙小，力学性能、物理性能和化学性能，空隙小，力学性能、物理性能和化学性能优良；良；设备简单、操作容易，适宜于金属与非金属、操作容易，适宜于金属与非金属镀件。件。三运用及三运用及举例例13.2电镀电镀和化学和化学镀镀运用运用13.2电镀电镀和化学和化学镀镀镀铜系列镀铜系列镀铬系列镀铬系列电镀黑镍系列电镀黑镍系列电镀锌系列电镀锌系列仿古铜系列仿古铜系列13.3化学化学转转化膜技化膜技术术引言引言一、化学氧化一、化学氧化二、铝及铝合金的阳极氧化二、铝及铝合金的阳极氧化三、磷化处置三、磷化处置四、铬酸盐处置四、铬酸盐处置引言引言化学化学转化膜：化膜：经过化学或化学或电化学手段，使金属外表构成化学手段，使金属外表构成稳定定的化合物膜的化合物膜层的方法。的方法。成膜机理：金属与特定腐成膜机理：金属与特定腐蚀液液化学介化学介质接触而在一定条接触而在一定条件下件下发生生电化学反响，由于化学反响，由于浓差极化和阴极极化作用，差极化和阴极极化作用，在金属外表在金属外表转化化产生一生一层巩固、巩固、稳定的化合物膜。定的化合物膜。主要用途：主要用途：1防防锈耐耐蚀2耐磨减摩耐磨减摩3其它作用，如其它作用，如绝缘性、吸光性或反射光性、染色性等性、吸光性或反射光性、染色性等13.3化学化学转转化膜技化膜技术术引言引言13.3化学化学转转化膜技化膜技术术高速高速钢刀具氧化刀具氧化处置蒸气置蒸气处置属置属转化膜，氧化化膜，氧化膜是膜是Fe3O4，蓝色，多孔，能色，多孔，能贮油，光滑、减磨。油，光滑、减磨。与回火工与回火工艺相相结合；合；与渗氮工与渗氮工艺相相结合，氧氮化合，氧氮化处置，外置，外层是氧化膜，散是氧化膜，散热，光滑；内，光滑；内层是氮化是氮化层；硫氮共渗蒸气硫氮共渗蒸气处置，可使刀具防置，可使刀具防锈。一、化学氧化一、化学氧化一一钢铁的化学氧化的化学氧化钢铁在含有氧化在含有氧化剂的溶液中的溶液中进展化学展化学处置，可在其外表生置，可在其外表生成一成一层0.51.5m厚的巩固致密的以厚的巩固致密的以Fe3O4为主的氧化膜，主的氧化膜，称称为钢铁的化学氧化。由于的化学氧化。由于Fe3O4膜的膜的颜色可以从色可以从蓝到黑到黑变化，化，故又称故又称发蓝或或发黑黑处置。置。二有色金属的化学氧化二有色金属的化学氧化1.铝及及铝合金的化学氧化：将合金的化学氧化：将铝及及铝合金置于沸水中，或酸合金置于沸水中，或酸性、碱性溶液中即可性、碱性溶液中即可发生化学氧化而生成生化学氧化而生成Al2O3为主的氧化膜，主的氧化膜，其厚度普通可控制在其厚度普通可控制在0.54m。2.铜及及铜合金的化学氧化：在含有氧化合金的化学氧化：在含有氧化剂的溶液中的溶液中如如NaOH+K2S2O8，铜及及铜合金外表可氧化生成主要合金外表可氧化生成主要为CuO或或Cu2O的氧化膜，厚度普通的氧化膜，厚度普通为0.52m。13.3化学化学转转化膜技化膜技术术二、铝及铝合金的阳极氧化二、铝及铝合金的阳极氧化将金属零件如将金属零件如铝件作件作为阳极放置于适当的阳极放置于适当的电解液解液中如硫酸、中如硫酸、铬酸、草酸等水溶液，在外加酸、草酸等水溶液，在外加电流的作用流的作用下，外表生成氧化膜的方法。下，外表生成氧化膜的方法。铝阳极氧化膜的主要特性：阳极氧化膜的主要特性：1多孔性多孔性2耐耐蚀性性3耐磨性耐磨性4电绝缘性性13.3化学化学转转化膜技化膜技术术三、磷化处置三、磷化处置将金属放入含有将金属放入含有锰、锌、铁的磷酸的磷酸盐中中进展化学展化学处置，使其外表生成一置，使其外表生成一层难溶于水的磷酸溶于水的磷酸盐维护膜的方法，即膜的方法，即为磷化磷化处置置简称磷化。称磷化。磷化膜厚度普通在磷化膜厚度普通在150m之之间，呈多孔构造，表，呈多孔构造，表现出吸附、耐出吸附、耐蚀、减、减摩等特性。摩等特性。一一钢铁的磷化的磷化处置置除油脱脂除油脱脂酸洗酸洗水洗水洗磷化磷化水洗水洗磷化后磷化后处置如封置如封锁处置置水洗水洗枯燥枯燥主要运用：主要运用：防防护用磷化膜；用磷化膜；涂装用磷化膜涂装用磷化膜；冷加工光滑用磷化膜；冷加工光滑用磷化膜；减摩用磷化膜减摩用磷化膜；电绝缘用磷化膜。用磷化膜。二有色金属磷化二有色金属磷化处置置13.3化学化学转转化膜技化膜技术术三、磷化处置三、磷化处置13.3化学化学转转化膜技化膜技术术P化运用：化运用：1柴油机铸铝活塞裙部外外表柴油机铸铝活塞裙部外外表P化。化。2活塞环用合金活塞环用合金ZT，第一道环镀，第一道环镀Cr，第二道环镀，第二道环镀Sn或或P化。化。3拉伸钢质零件，毛坯外表需镀拉伸钢质零件，毛坯外表需镀Cu或或P化，使毛坯外表构成化，使毛坯外表构成一层隔离层，能储存光滑剂，具有自润性能。一层隔离层，能储存光滑剂，具有自润性能。四、铬酸盐处置四、铬酸盐处置将金属或金属将金属或金属镀层放入含有某些添加放入含有某些添加剂的的铬酸或酸或铬酸酸盐溶液中，溶液中，通通过化学或化学或电化学的方法在金属外表生成以化学的方法在金属外表生成以铬酸酸盐三价三价铬或或六价六价铬为主主的膜的方法，有的膜的方法，有时也称也称钝化。化。铬酸酸盐膜的主要特性：膜的主要特性：1对基体金属的基体金属的维护作用作用2外表装外表装饰性性13.3化学化学转转化膜技化膜技术术13.4外表涂敷技外表涂敷技术术一、涂料与涂装一、涂料与涂装二、粘涂二、粘涂三、热喷涂三、热喷涂四、热浸镀四、热浸镀一、涂料与涂装一、涂料与涂装一涂膜的作用一涂膜的作用1.维护作用作用2.装装饰作用作用3.标志作用志作用4.特殊功能特殊功能二涂料的二涂料的组成与成与类型型涂料普通由四大部分涂料普通由四大部分组成：主要成膜物成：主要成膜物质如油脂、各如油脂、各类合成合成树脂、脂、颜料、溶料、溶剂、助、助剂。涂料的主要涂料的主要类型：型：1.普通涂料普通涂料2.水性涂料水性涂料3.粉末涂料粉末涂料4.其它涂料其它涂料三涂装方法三涂装方法1.普通涂装方法普通涂装方法包括刷涂、淋涂、包括刷涂、淋涂、紧缩空气空气喷涂、高涂、高压无空气无空气喷涂等。涂等。2.静静电涂装法涂装法3.电泳涂装法泳涂装法13.4外表涂敷技外表涂敷技术术二、粘涂二、粘涂资料外表粘涂技料外表粘涂技术是粘接技是粘接技术的一个分支，它是将特种功的一个分支，它是将特种功能的胶粘能的胶粘剂通常是在胶粘通常是在胶粘剂中参与有机或无机填料，如二硫化中参与有机或无机填料，如二硫化钼、金属、金属粉末、陶瓷粉末、陶瓷粉末和粉末和树脂粉末直接涂敷于脂粉末直接涂敷于资料外表，使之具有耐磨、耐料外表，使之具有耐磨、耐蚀、耐耐热、绝缘、导电、导磁、防磁、防辐射等功能的一射等功能的一项新技新技术，主要用于零件，主要用于零件的外表的外表强化化与修复，也可使其与修复，也可使其获得某种特殊功能。得某种特殊功能。粘涂的普通工粘涂的普通工艺过程：外表程：外表预处置清洗、粗化、活化置清洗、粗化、活化配胶配胶涂敷刮涂法、刷涂法、模涂敷刮涂法、刷涂法、模压法等法等固化室温或固化室温或加加热固化固化后后处置如清理、修整或表置如清理、修整或表层机械切削、磨削加工。机械切削、磨削加工。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术二、粘涂二、粘涂外表粘涂技外表粘涂技术的运用的运用1.零件的减磨光滑零件的减磨光滑粘涂技粘涂技术获得的涂得的涂层通常称通常称为粘粘结固体光滑膜。在空固体光滑膜。在空间技技术方面运用广泛。例如，人造方面运用广泛。例如，人造卫星的天星的天线驱动系系统、太阳、太阳电池池帆板机构、光学帆板机构、光学仪器的器的驱动机构和温控机构、星箭分机构和温控机构、星箭分别机构及机构及卫星搭星搭载机械等都运用了粘接固体光滑膜光滑。机械等都运用了粘接固体光滑膜光滑。此外，粘接固体光滑膜在高低温条件下的运用曾此外，粘接固体光滑膜在高低温条件下的运用曾经非常广泛，非常广泛，如火箭、如火箭、飞机和汽机和汽车等的高温等的高温发动机的滑机的滑动件、汽缸、活塞件、汽缸、活塞环和和飞机上的其它高温滑机上的其它高温滑动件，以及件，以及远程炮的炮膛、金属程炮的炮膛、金属热加工加工模具、原子核反响堆的有关部件和耐高温模具、原子核反响堆的有关部件和耐高温烧蚀螺螺丝等。等。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术二、粘涂二、粘涂外表粘涂技外表粘涂技术的运用的运用2.零件的防腐零件的防腐蚀涂料涂覆于物面上能涂料涂覆于物面上能维护其不受其不受环境的侵境的侵蚀，而且涂装施，而且涂装施工方便，不用像搪瓷需大型烘炉、工方便，不用像搪瓷需大型烘炉、电镀需需电镀槽等槽等设备，也不，也不用像阴极用像阴极维护只限用于水下、地下浸没部位。只限用于水下、地下浸没部位。我国某油田埋地管我国某油田埋地管线中，集油管中，集油管线孔腐孔腐蚀速率速率为2.4mm/a毫米毫米/年不断出年不断出现，在，在经济上呵斥的上呵斥的损失极大。安徽省化失极大。安徽省化工研工研讨所所陈向普等开向普等开发了管道内壁粉末涂装了管道内壁粉末涂装设备和工和工艺，不，不仅防腐防腐蚀，且可减少阻力，添加了流量，减少了，且可减少阻力，添加了流量，减少了维护费用。用。为了减少腐了减少腐蚀的的损失，人失，人们采取了采取了许多措施，但迄今仍以多措施，但迄今仍以有机涂有机涂层为最有效、最最有效、最经济、运用普遍。、运用普遍。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术二、粘涂二、粘涂外表粘涂技外表粘涂技术的运用的运用3.零件磨零件磨损的修复的修复零件磨零件磨损后，可采用耐磨修后，可采用耐磨修补胶直接涂敷于磨胶直接涂敷于磨损的外表，的外表，然后采用机械加工或打磨使零件尺寸恢复到然后采用机械加工或打磨使零件尺寸恢复到设计要求。要求。该方方法与法与传统的堆的堆焊、热喷涂、涂、电镀、电刷刷镀方法相比，具有可修方法相比，具有可修复复对温度敏感性温度敏感性强的金属零部件，和修复徐的金属零部件，和修复徐层厚度厚度调理范理范围宽的特点。此外，的特点。此外，还可可进展零件划展零件划伤修修补、零件的密封堵漏等。、零件的密封堵漏等。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术二、粘涂二、粘涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术外表粘涂技外表粘涂技术的运用的运用4.铸造缺陷的修造缺陷的修补铸造缺陷造缺陷(气孔、气孔、缩孔孔)不断是耗不断是耗费资金的大金的大问题。采用外表。采用外表粘涂技粘涂技术修修补铸造缺陷造缺陷简便易行，省便易行，省时省工且效果良好，修省工且效果良好，修补后的后的颜色可色可坚持与持与铸铁、铸钢、铸铝、铸铜一致。一致。天津塘沽天津塘沽阀门厂消厂消费的一大批大型的一大批大型阀门内径内径1.6m，内，内圈加工后圈加工后发现有大量气孔，采用有大量气孔，采用TG919导电胶填胶填补气孔，再在气孔，再在外表刷外表刷镀镍，不，不仅到达了密封的目的，而且外表美到达了密封的目的，而且外表美观。二、粘涂二、粘涂外表粘涂技外表粘涂技术的运用的运用5.车身涂身涂饰工工艺1涂涂3层体系体系涂涂3层烘烘3层体系：基底漆涂体系：基底漆涂层中中间涂涂层面漆涂面漆涂层，3层分分别烘干，适于奢烘干，适于奢华轿车。涂涂3层烘烘2层体系：涂体系：涂层同上，第同上，第1层不烘干，涂中不烘干，涂中间涂涂层后后一同烘干，采用一同烘干，采用“湿碰湿工湿碰湿工艺。适于普通。适于普通车、大客、大客车身、大身、大货驾驶室。室。2涂涂2层体系体系;基底漆涂基底漆涂层面漆涂面漆涂层，无中，无中间涂涂层，2层分分别烘干，适于中、重型烘干，适于中、重型货车驾驶室。室。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术三、热喷涂三、热喷涂热喷涂技涂技术是利用各种是利用各种热源，使各种固体源，使各种固体喷涂涂资料加料加热到熔化或到熔化或软化化形状，形状，经过高速气流使其高速气流使其雾化，然后放射、堆化，然后放射、堆积到到经过预处置的工件外表置的工件外表而构成具有各种不同性能的涂而构成具有各种不同性能的涂层。一涂一涂层构造与构造与结合机理合机理二二热喷涂涂资料料三三热喷涂工涂工艺方法方法1.工工艺过程：外表程：外表预处置脱脂去油、除置脱脂去油、除锈、外表粗化、外表粗化喷底底层或或过渡渡层喷任任务层后后处置如重熔、封置如重熔、封锁等等2.热喷涂方法涂方法火焰火焰喷涂涂；电弧弧喷涂涂；等离子等离子喷涂涂；其它特其它特种种喷涂方法，如爆炸涂方法，如爆炸喷涂、超音速涂、超音速喷涂、高涂、高频喷涂、激光涂、激光喷涂等。涂等。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术三、热喷涂三、热喷涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术三、热喷涂三、热喷涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术1. 空气通道 2. 燃料气体3. 氧气4. 线材或棒材5. 空气罩6. 气体喷嘴7. 熄灭气体8. 熔融资料9. 喷涂束流火焰放射枪剖面图124356789三、热喷涂三、热喷涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术三、热喷涂三、热喷涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术火焰喷涂喷枪火焰喷涂喷枪火焰喷涂火焰喷涂电弧喷涂电弧喷涂电弧喷涂原理图电弧喷涂原理图三、热喷涂三、热喷涂四四热喷涂技涂技术的特点与运用的特点与运用1.热喷涂特点涂特点顺应资料广，基材几乎不受限制料广，基材几乎不受限制；工工艺灵敏、各种外形尺寸的零件均可采用，特灵敏、各种外形尺寸的零件均可采用，特别适宜于适宜于现场施工；施工；除火焰除火焰喷涂外，涂外，喷涂涂过程母材受程母材受热温度低，即温度低，即热喷涂涂实践践上是上是“冷工冷工艺，涂，涂层厚度从几十微米到几毫米可控，基体不厚度从几十微米到几毫米可控，基体不变性、不性、不变形形；工工艺简便，方法多便，方法多样，消，消费效率高。效率高。2.运用运用13.4外表涂敷技外表涂敷技术术三、热喷涂三、热喷涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术三、热喷涂三、热喷涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术1.电电弧弧喷喷涂技涂技术术在在舰舰船上的运用船上的运用我国南海地域在高温、高湿、高我国南海地域在高温、高湿、高盐雾盐雾的的恶恶劣劣环环境下境下舰舰船船钢铁钢铁构造腐构造腐蚀严蚀严重，有的重，有的舰舰船中修船中修换换板率达板率达50以上。以上。现现有防腐措有防腐措施施难难以以处处理理舰舰船的防腐船的防腐问题问题。全。全军军配配备维备维修外表工程研修外表工程研讨讨中心中心开开发发研研讨讨了了优质优质、高效、低本、高效、低本钱钱、适于、适于现场现场施工的施工的电电弧弧喷喷涂防涂防腐的技腐的技术术并并获获得了得了胜胜利、利、处处理了理了舰舰船船钢钢构造防腐的构造防腐的艰艰苦苦难题难题。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术电弧喷涂运用实例电弧喷涂运用实例13.4外表涂敷技外表涂敷技术术2.大功率大功率发动发动机曲机曲轴轴的修复的修复长长江三峡的挖泥船在施工中由于光滑系江三峡的挖泥船在施工中由于光滑系统统缺油而缺油而导导致第三致第三连连杆杆轴颈严轴颈严重拉重拉伤伤，被迫停机。，被迫停机。该发动该发动机属于大机属于大马马力中速柴油机，力中速柴油机，要求曲要求曲轴轴颈轴轴颈修复修复层层具有良好的耐磨性，具有良好的耐磨性，较较高的高的结结合合强强度和硬度和硬度，并能接受低冲度，并能接受低冲击负击负荷和荷和较较高的抗疲高的抗疲劳劳性能。性能。经过综经过综合合评评价价各种方案，采用各种方案，采用电电弧弧喷喷涂曲涂曲轴轴工工艺艺修复后，修复后，该该曲曲轴轴修好至今已修好至今已正常任正常任务务三年，完好无三年，完好无损损，该该船船现现每天每天24小小时时延延续续任任务务，每小，每小时时挖泥挖泥720m3，己充分，己充分发扬发扬了技了技术术性能。如当性能。如当时时不修此不修此轴轴而而购购买买新新轴轴，需用人民，需用人民币币120多万元，从多万元，从订购订购到交到交货货需三个月以上，需三个月以上，其停其停产损产损失更失更为为可可观观，而用，而用电电弧弧喷喷除技除技术术修修缮该轴缮该轴，各种，各种费费用用总总合合3.5万元，缺乏曲万元，缺乏曲轴轴价价钱钱的的3。电弧喷涂运用实例电弧喷涂运用实例3.200m3球罐球罐喷喷涂修复涂修复该该罐用罐用16MnR制造，壁厚制造，壁厚24mm，储储存介存介质为质为含含H2较较高高的液化石油气，运用的液化石油气，运用5年后在年后在焊焊接接头头区出区出现现开裂。开裂。为为此在此在焊缝焊缝及熔合区及及熔合区及热热影响区影响区喷喷涂涂铜铜合金。合金。预处预处置先在置先在焊缝焊缝及及热热影响区影响区用砂用砂轮轮打磨除打磨除锈锈，打磨，打磨宽宽度度为为150170mm，用蘸丙，用蘸丙酮酮的棉的棉纱纱擦洗擦洗23次，用液化石油气火焰将次，用液化石油气火焰将喷喷涂部位涂部位预热预热到到250350。喷喷涂涂镍镍包包铝铝复合粉末作复合粉末作为为底底层层。最后。最后喷喷涂涂铜铜合金任合金任务层务层。喷喷涂涂宽宽度度为为120150mm，喷喷涂涂间间隔隔150200mm。经过经过120天运天运转转考核，未考核，未发现发现H2S应应力腐力腐蚀蚀开裂，效果良好。开裂，效果良好。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术电弧喷涂运用实例电弧喷涂运用实例4.气缸体的气缸体的喷喷涂修复涂修复气缸体用合金气缸体用合金铸铁铸铁制造，其主制造，其主轴轴承座孔常因磨承座孔常因磨损损与拉与拉伤伤而而失效。失效。处处置前先将主置前先将主轴轴承孔座承孔座进进展整体加工，消除展整体加工，消除椭圆椭圆。用氧。用氧-乙炔焰将乙炔焰将喷喷涂部位加涂部位加热热至至300350，烧烧掉其外表微孔和石掉其外表微孔和石墨中油墨中油污污，先用三，先用三氯氯乙乙烯烯清洗干清洗干净净，用石英砂，用石英砂进进展外表粗化展外表粗化处处置后再在座孔外表每隔置后再在座孔外表每隔23mm打一个三角形洋冲眼。在上、打一个三角形洋冲眼。在上、下半下半环环栽植四只高度与涂栽植四只高度与涂层层厚度一致的厚度一致的M3螺螺钉钉，以提高涂，以提高涂层层与基体的与基体的结结合力。合力。喷喷涂前再用丙涂前再用丙酮酮擦洗一次。用氧擦洗一次。用氧-乙炔焰将乙炔焰将座孔座孔预热预热到到160180。喷喷涂涂0.1mm厚的厚的镍镍包包铝铝底底层层。喷喷涂后涂后座孔的耐磨性和光滑性好，运用寿命座孔的耐磨性和光滑性好，运用寿命长长，经济经济效益好。效益好。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术电弧喷涂运用实例电弧喷涂运用实例热喷涂外表修复热喷涂外表修复三、热喷涂三、热喷涂13.4外表涂敷技外表涂敷技术术喷涂合金层喷涂合金层喷涂耐磨陶瓷喷涂耐磨陶瓷热喷涂陶瓷热喷涂陶瓷热喷涂设备热喷涂设备四、热浸镀四、热浸镀热浸浸镀是将金属工件浸在另一种低熔点的液是将金属工件浸在另一种低熔点的液态金属中，在工件表金属中，在工件表面面发生一系列的反响而生一系列的反响而产生所需的金属生所需的金属镀层，也称，也称为热浸浸镀，在化学，在化学热处理中称理中称为液体渗。液体渗。热镀普通要求普通要求镀层金属的熔点要比被金属的熔点要比被镀资料低得多，主料低得多，主要用来提高金属构件的防要用来提高金属构件的防护才干耐才干耐蚀、耐、耐热、抗高温氧化。、抗高温氧化。一一热浸浸镀资料料二二热浸浸镀工工艺方法方法热浸浸镀根本根本过程：程：预处置、置、热浸浸镀和后和后处置。置。按按预处置不同可分置不同可分为熔熔剂法和法和维护气复原法。气复原法。13.4外表涂敷技外表涂敷技术术四、热浸镀四、热浸镀三三热浸浸镀运用运用13.4外表涂敷技外表涂敷技术术四、热浸镀四、热浸镀三三热浸浸镀运用运用13.4外表涂敷技外表涂敷技术术 热镀Al主要是Fe2Al5、FeAl3；实践上大多是Fe2Al5，较脆，10m加Si9.510.5等，抑制其增厚。 纯Al镀层型，但高温易剥落； 加10Si型，700高温不易剥落。 镀Al钢材耐大气腐蚀，比热镀Zn好得多，运用在汽车、摩托车的消音器、排气管。热镀Al钢具有良好的抗高温氧化性四、热浸镀四、热浸镀三三热浸浸镀运用运用13.4外表涂敷技外表涂敷技术术热镀Sn钢板马口铁：制罐罐头盒。现用电镀Sn板替代热镀Sn板。但热镀Sn板用于电器、无线电、酒精、燃料油箱以及线材镀Sn等热镀Pb-Sn热镀Pb可防腐耐化学药品、耐石油，但熔融Pb不浸润钢材，加Sn热镀Pb板本质是热镀Pb-Sn板，即FeSn2中间层，Pb外表层后处置：磷酸盐。封锁针孔，用于屋顶板、落水管等、化学药品贮槽、电解槽。13.5气相堆气相堆积积技技术术气相堆气相堆积是将含有构成堆是将含有构成堆积元素的气相物元素的气相物质，经过各种手段和反响，在各种手段和反响，在工件外表构成堆工件外表构成堆积层薄膜的工薄膜的工艺方法。方法。物理气相堆物理气相堆积是一种外表是一种外表处置的置的规范化称范化称谓。从高精。从高精细加工刀具、装加工刀具、装饰件、高要求机械零部件、到高精件、高要求机械零部件、到高精细集成集成电路的模具等等具有很广泛的用途。路的模具等等具有很广泛的用途。它是一种真正可以它是一种真正可以获得微米得微米级镀层且无且无污染的染的环保型外表保型外表处置方法。且在不置方法。且在不影响工件原来的尺寸情况，影响工件原来的尺寸情况，PVD膜可用来改善外表的外膜可用来改善外表的外观，提高外表的，提高外表的强度，度，加加强耐磨性，而且具有很好的耐磨性，而且具有很好的导热，防腐，防腐蚀及防刮擦的才干。及防刮擦的才干。PVD涂涂层大量运用在需求高耐磨要求的一些机械零部件上，如大量运用在需求高耐磨要求的一些机械零部件上，如齿轮、活、活塞、塞、轴承、机加工刀具工具、模具及冲承、机加工刀具工具、模具及冲压部件等来减少能量部件等来减少能量损耗及耗及对光滑光滑剂的需求。的需求。真空磁控离子真空磁控离子溅射与真空阴极弧物理蒸射与真空阴极弧物理蒸发技技术，是，是PVD镀膜技膜技术的两种的两种常用方法。常用方法。一、物理气相堆一、物理气相堆积PhysicalVaporDeposition，PVD 1. 真空磁控离子溅射 真空磁控离子溅射是一种较为成熟且被广泛运用于功能性和装饰性镀膜领域中的技术。在真空磁控离子溅射过程中，磁场被施加在溅射靶的外表以限制高密度的等离子体。氩离子被加速打在加有负电压的阴极靶材上。离子与阴极的碰撞使得靶材被溅射出带有平均能量4 6 eV的颗粒。这些颗粒堆积在放于靶前方的被镀工件上，构成薄膜。然而，真空磁控离子溅射的靶材离化率在10%左右，因此经过磁控离子所堆积的薄膜在硬度和附着力方面多遭到了一定的限制。 13.5气相堆气相堆积积技技术术一、物理气相堆积一、物理气相堆积2.真空阴极弧物理蒸发真空阴极弧物理蒸发真空阴极弧物理蒸发是一种近年来开展起来的真空阴极弧物理蒸发是一种近年来开展起来的新技术。它类似于却不同于氩弧焊。真空阴极弧新技术。它类似于却不同于氩弧焊。真空阴极弧物理蒸发过程包括将高电流，低电压的电弧激发物理蒸发过程包括将高电流，低电压的电弧激发于靶材之上，并产生继续的金属离化。被离化的于靶材之上，并产生继续的金属离化。被离化的金属离子以金属离子以60至至100eV平均能量蒸发出来构成高度平均能量蒸发出来构成高度激发的离子束，在含有惰性气体或反响气体的真激发的离子束，在含有惰性气体或反响气体的真空环境下堆积在被镀工件外表。真空阴极弧物理空环境下堆积在被镀工件外表。真空阴极弧物理蒸发靶材的离化率在蒸发靶材的离化率在90%左右，所以与磁控离子左右，所以与磁控离子溅射相比，堆积薄膜具有更高的硬度和更好的结溅射相比，堆积薄膜具有更高的硬度和更好的结合力。然而，由于阴极弧蒸发过程非常猛烈，与合力。然而，由于阴极弧蒸发过程非常猛烈，与蒸发过程较为平和的磁控离子溅射相比，阴极弧蒸发过程较为平和的磁控离子溅射相比，阴极弧蒸发过程中会产生较多的有害杂质颗粒，这限制蒸发过程中会产生较多的有害杂质颗粒，这限制了真空阴极弧物理蒸发在要优质外表质量场所的了真空阴极弧物理蒸发在要优质外表质量场所的运用。运用。13.5气相堆气相堆积积技技术术一、物理气相堆积一、物理气相堆积13.5气相堆气相堆积积技技术术一、物理气相堆积一、物理气相堆积PVDPVD技技术术：可：可获获得金属涂得金属涂层层和化合物涂和化合物涂层层。 在高速在高速钢钢外表涂敷外表涂敷TiNTiN、TiCTiC薄膜薄膜, , 提高刃具的提高刃具的耐磨性；耐磨性； 在塑料在塑料带带上涂敷上涂敷铁钴镍铁钴镍膜，制造磁膜，制造磁带带； 在黄在黄铜铜外表涂敷金膜，用于装外表涂敷金膜，用于装饰饰。 13.5气相堆气相堆积积技技术术一、物理气相堆积一、物理气相堆积 采用多弧离子采用多弧离子镀在合金在合金铸铁外表得到外表得到CrN/TiN/CrNCrN/TiN/CrN多多层纳米米膜，膜，结合力高，耐磨性好。厚度合力高，耐磨性好。厚度为3m3m3.2m3.2m，显微硬度微硬度为160016001800HV1800HV。多层纳米膜多层纳米膜 采用多弧离子镀在高速采用多弧离子镀在高速钢钻头外表得到钢钻头外表得到TiNTiN、TiAlNTiAlN涂层，提高钻头耐磨性。涂层，提高钻头耐磨性。镀硬质膜高速钢钻头镀硬质膜高速钢钻头13.5气相堆气相堆积积技技术术一、物理气相堆积一、物理气相堆积 国外研国外研讨胜利的在耐利的在耐热合金外表堆合金外表堆积蜂蜂窝状状ZrO2ZrO2复合涂复合涂层，起着隔，起着隔热作用，使耐作用，使耐热合金叶片的温度合金叶片的温度比燃气温度低比燃气温度低150150以上，从而研制出熄以上，从而研制出熄灭室温度更室温度更高的燃气高的燃气轮机，促成航空机，促成航空发动机的更新机的更新换代。代。13.5气相堆气相堆积积技技术术一、物理气相堆积一、物理气相堆积 冷镦机的消费率如今已达冷镦机的消费率如今已达600600件件/ /分，相比于分，相比于2020几几年前年前6060件件/ /分提高了分提高了1010倍，其实冷镦机并不复杂，在倍，其实冷镦机并不复杂，在当年设计制造当年设计制造600600件件/ /分的冷镦机亦非难事，问题倒分的冷镦机亦非难事，问题倒在于那个小小的六角冲头，它当时寿命低于在于那个小小的六角冲头，它当时寿命低于2 2万件，万件，在这种情况下，提高冷镦机的速度毫无意义。由于在这种情况下，提高冷镦机的速度毫无意义。由于规范件是一种批量极大的产品，通常要求每个冲头规范件是一种批量极大的产品，通常要求每个冲头寿命都要超越一个班，否那么很难进展消费管理。寿命都要超越一个班，否那么很难进展消费管理。上世纪上世纪8080年代初经过热处置工艺的改良，使冲头的年代初经过热处置工艺的改良，使冲头的寿命提高到寿命提高到5 5万件以上，才有万件以上，才有100100件件/ /分的冷镦机面世。分的冷镦机面世。上世纪上世纪9090年代用气相堆积年代用气相堆积TiNTiN的方法进展六角冲头的的方法进展六角冲头的外表改性处置，使其寿命提高到外表改性处置，使其寿命提高到3535万件以上。万件以上。13.5气相堆气相堆积积技技术术一、物理气相堆积一、物理气相堆积1.化学气相堆化学气相堆积积主要主要过过程程 1 产产生生挥发挥发性化合物；性化合物； 2 把把挥发挥发性化合物运到堆性化合物运到堆积积区；区； 3 发发生化学反响生成固生化学反响生成固态产态产物。物。13.5气相堆气相堆积积技技术术二、化学气相堆二、化学气相堆积ChemicalVaporDeposition，CVD利用气利用气态化合物或化合物的混合物在基体化合物或化合物的混合物在基体资料外表料外表(通常通常为热外表外表)上上发生气相化学反响，从而在基材外表上构成生气相化学反响，从而在基材外表上构成镀膜的技膜的技术称称为化学化学气相堆气相堆积。二、化学气相堆积二、化学气相堆积2.特种化学气相堆特种化学气相堆积技技术3.1等离子体加等离子体加强化学气相堆化学气相堆积PECVD4.2低低压化学气相堆化学气相堆积LPCVD5.3有机金属化学气相堆有机金属化学气相堆积MOCVD6.4激光激光辅助化学气相堆助化学气相堆积LCVD13.5气相堆气相堆积积技技术术二、化学气相堆积二、化学气相堆积3.CVD技技术术的运用的运用 1 CVD镀层镀层已已胜胜利地运用在模具、利地运用在模具、轴轴承及精承及精细齿轮细齿轮的外表的外表强强化，化，获获得明得明显显的效果。的效果。 2 在不在不锈钢锈钢表壳上表壳上获获得金黄色得金黄色TiN涂涂层层,不但美不但美观观,而且耐磨。而且耐磨。 3 在在钻头钻头、车车刀等刀具外表堆刀等刀具外表堆积积TiN、TiC，提高刀具的耐，提高刀具的耐磨性。磨性。13.5气相堆气相堆积积技技术术二、化学气相堆积二、化学气相堆积1设备的开展，如已制出的开展，如已制出电子束大型延子束大型延续蒸蒸镀设备、多种型式磁控、多种型式磁控溅射射设备、新型弧源离子、新型弧源离子镀和多弧复合离子和多弧复合离子镀设备、各种离子束、各种离子束辅助堆助堆积设备等。等。2工工艺的的进展，主要表如今膜展，主要表如今膜层种种类的增多和膜的增多和膜层性能的提高。如性能的提高。如己制己制备出高性能的耐磨抗出高性能的耐磨抗蚀膜膜层，耐高温腐，耐高温腐蚀膜膜层、热障膜障膜层、类金金刚石和立方氮化硼膜石和立方氮化硼膜层及多种陶瓷、梯度和多及多种陶瓷、梯度和多层复合膜复合膜层。3方法的复合，方法的复合，较先先进的气相堆的气相堆积工工艺多是多是单一一PVD、CVD方法的方法的复合。它复合。它们不不仅采用各种新型的加采用各种新型的加热源，而且充分运用各种化学反源，而且充分运用各种化学反响、高响、高频电磁磁(脉冲、射脉冲、射频、微波等、微波等)及等离子体等效及等离子体等效应来激活堆来激活堆积粒子。如反响蒸粒子。如反响蒸镀、反响、反响溅射、离子束射、离子束溅射、多种等离子体激射、多种等离子体激发的的CVD等。等。13.5气相堆气相堆积积技技术术三、气相堆积技术的进展三、气相堆积技术的进展四、气相堆积的运用四、气相堆积的运用13.5气相堆气相堆积积技技术术1. 耐磨膜： TiC硬度高，但韧性差；TiN硬度稍低，但韧性好； TiC、N调理C/N，得到最正确性能组合。堆积TiN高速钢刀具，如在Z2063钻床上加工Q235钢63孔，原为钻、扩铰，改为钻，外表粗糙度提高一级，刀具寿命提高56倍。堆积TiN硬质合金刀具。堆积超硬膜于成型加工模具，如堆积TiC冲头的运用寿命可提高410倍。纺织工业中与纤维摩擦件，堆积TiC后其摩擦系数比镀硬Cr降低一半，运用寿命延伸6倍。2. 光滑膜减磨膜：MoS2、Au、Ag，如离子镀堆积Au、Ag等软金属膜可减摩。3. 防蚀膜：如气相堆积Al、Cr等可防腐。13.5气相堆气相堆积积技技术术搪瓷涂搪瓷涂层主要是玻璃相非晶主要是玻璃相非晶态组成，称上釉，而在玻璃成，称上釉，而在玻璃相中相中镶填了大量的晶体相。填了大量的晶体相。金金银等等贵金属搪瓷，又称金属搪瓷，又称珐琅。琅。耐磨搪瓷：水耐磨搪瓷：水轮机叶片、船舶推机叶片、船舶推进器等；器等；耐耐蚀搪瓷：化学反响搪瓷：化学反响锅、反响管、反响塔等；、反响管、反响塔等；耐耐热搪瓷：汽搪瓷：汽车、火、火车排气管、火箭高温涂排气管、火箭高温涂层。四、气相堆积的运用四、气相堆积的运用模具模具CVD/PVD涂层涂层PVD涂层涂层13.5气相堆气相堆积积技技术术CVDTiN涂层涂层CVD金刚石刀具金刚石刀具四、气相堆积的运用四、气相堆积的运用一、激光束外表技术一、激光束外表技术1.激光外表改性的特点激光外表改性的特点1高功率密度。激光能量集中，与工件外表作用时间短，高功率密度。激光能量集中，与工件外表作用时间短，适于部分适于部分外表处置，对工件整体热影响小，因此热变形很小。外表处置，对工件整体热影响小，因此热变形很小。2工艺操作灵敏简便，柔性大，改性层有足够厚度，适于工艺操作灵敏简便，柔性大，改性层有足够厚度，适于工程要求。工程要求。3结合良好。改性层内部、改性层和基体间呈冶金结合，结合良好。改性层内部、改性层和基体间呈冶金结合，不易剥落。不易剥落。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术2.激光外表激光外表处处置技置技术术 1 激光淬火激光淬火 激光相激光相变变硬化硬化 以高能量的激光束快速以高能量的激光束快速扫扫描工件，使描工件，使资资料部分小区域内外表料部分小区域内外表极薄一极薄一层层快速吸收能量而使温度急快速吸收能量而使温度急剧剧上升上升 升温速度可达升温速度可达104106/s ，此，此时时工件基体仍工件基体仍处处于冷于冷态态，激光离去后，部分区域内，激光离去后，部分区域内的的热热量迅速量迅速传传送到工件其它部位，冷却速度可达送到工件其它部位，冷却速度可达105/s以上，以上，使使该该部分区域在瞬部分区域在瞬间进间进展自冷淬火，展自冷淬火，资资料外表料外表发发生相生相变变硬化。硬化。汽汽车车缸套内壁缸套内壁进进展激光外表淬火展激光外表淬火,内壁内壁获获得得4.1mm4.5mm宽宽、0.3mm0.4mm深、外表硬度深、外表硬度644825HV的螺的螺纹纹状淬火状淬火带带,运运用寿命比用寿命比电电火花火花强强化缸套提高一倍。化缸套提高一倍。激光外表淬火技激光外表淬火技术术也运用于汽也运用于汽车发动车发动机凸机凸轮轴轮轴、曲、曲轴轴、空、空调调机机阀阀板、板、邮邮票打孔机票打孔机辊辊筒等零件的外表筒等零件的外表强强化化处处置，置，显显著提高了它著提高了它们们的运用寿命。的运用寿命。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术激光淬火的特点：激光淬火的特点：淬硬淬硬层组织细化，硬度比常化，硬度比常规淬火提高淬火提高15-20;淬硬淬硬层深度可准确控制，且工件深度可准确控制，且工件变形小形小;对于槽壁、小孔、盲口、深口以及腔筒内壁等特殊部位，只需于槽壁、小孔、盲口、深口以及腔筒内壁等特殊部位，只需激光能照射到的部位均可激光能照射到的部位均可进展展处置置;可可进展大型零件部分外表的硬化及外形复展大型零件部分外表的硬化及外形复杂零件的硬化零件的硬化处置置;加加热速度极快，工速度极快，工艺周期短，消周期短，消费效率高，工效率高，工艺过程易程易实现计算机控制，自算机控制，自动化程度高化程度高;可可实现自冷淬火，不需求油或水等淬火介自冷淬火，不需求油或水等淬火介质。适用于固适用于固态发生相生相变的的资料，其中以料，其中以调质碳碳钢、铸铁激光淬激光淬火效果最正确。火效果最正确。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术2激光外表合金化激光外表合金化激光外表合金化是指在高能激光束作用下，将一种或多种激光外表合金化是指在高能激光束作用下，将一种或多种合金元素与合金元素与基材外表快速熔凝，使基材外表快速熔凝，使资料表料表层获得具有得具有预定的高合金特性的定的高合金特性的技技术。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术铸铁大型轧辊的激光合金化铸铁大型轧辊的激光合金化3激光外表熔覆激光外表熔覆激光外表熔覆是指利用激光加激光外表熔覆是指利用激光加热基材外表以构成一个基材外表以构成一个较浅浅的熔池，同的熔池，同时送入送入预定成份的合金粉末一同熔化后迅速凝固、或者是将定成份的合金粉末一同熔化后迅速凝固、或者是将预先涂敷在基先涂敷在基材外表的涂材外表的涂层与基材一同熔化后迅速凝固，以得到一与基材一同熔化后迅速凝固，以得到一层新的熔新的熔覆覆层。采用激光熔覆技采用激光熔覆技术，在柴油机，在柴油机铸铁阀座的内座的内衬不不锈钢制造制造外表熔覆外表熔覆Co基硬基硬质合金涂合金涂层,在刀具和石油在刀具和石油钻头外表熔覆外表熔覆WC层,使耐磨使耐磨性大大提高。性大大提高。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术激光外表熔覆的特点：激光外表熔覆的特点：1可以可以经过混合不同成分的涂混合不同成分的涂层资料料进展成分展成分设计，得到均，得到均匀致密的冶金匀致密的冶金结合涂合涂层;2涂涂层的稀的稀释度可以降至最低，从而得到所度可以降至最低，从而得到所设计的外表性能的外表性能;3激光加激光加热和冷却速度极快，易和冷却速度极快，易获得涂得涂层组织构造的改善构造的改善;4部分外表区域的快速熔覆部分外表区域的快速熔覆对基体的基体的热影响甚微。易影响甚微。易实现选区涂区涂层；5涂涂层厚度可控，可完成工件的修复厚度可控，可完成工件的修复处置，工置，工艺过程易程易实现自自动化。化。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术不锈钢辊颈的激光熔覆不锈钢辊颈的激光熔覆大型曲轴的激光熔覆大型曲轴的激光熔覆铝合金活塞的激光熔覆铝合金活塞的激光熔覆13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术汽轮机叶片的激光熔覆汽轮机叶片的激光熔覆汽轮机叶片及转子的激光熔覆汽轮机叶片及转子的激光熔覆大型轧辊的激光熔覆大型轧辊的激光熔覆电机转子轴颈的激光熔覆修复电机转子轴颈的激光熔覆修复4激光熔凝激光熔凝激光束功率密度高达激光束功率密度高达104105W/cm2)在金属外表迅速在金属外表迅速扫描描时，激，激光束使厚度光束使厚度为110mm的金属表的金属表层快速熔化，表快速熔化，表层与基体与基体间构成很大的构成很大的温度梯度。激光移去后，表温度梯度。激光移去后，表层的冷却速度高达的冷却速度高达105/s，熔化，熔化层凝固后形凝固后形成极成极细或超或超细的晶粒，甚至构成非晶的晶粒，甚至构成非晶层。主要适用于主要适用于铸铁资料及不能料及不能发生固生固态相相变的的资料。料。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术激光熔凝产品激光熔凝产品13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介一、激光束外表技术一、激光束外表技术13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介二、离子注入技术二、离子注入技术激光熔凝的运用范激光熔凝的运用范围：1提高耐磨性能：氮离子注入的提高耐磨性能：氮离子注入的钛合金人造骨，磨合金人造骨，磨损可可降低三个数量降低三个数量级，运用寿命提高，运用寿命提高100倍倍；硬；硬质合金制造的拉合金制造的拉丝模具、工具模具、工具钢制造的塑料制造的塑料挤压模具、切模具、切纸刀和橡胶切刀、刀和橡胶切刀、钻头、冲、冲头等，等，经过离子注入都可以使运用寿命提高几倍到离子注入都可以使运用寿命提高几倍到十几倍。十几倍。2提高耐提高耐蚀性能：在性能：在钢外表离子注入一外表离子注入一层铬，可以得，可以得到与到与铬合金相当的耐合金相当的耐蚀性能。性能。3提高抗氧化性能：提高抗氧化性能：对一些金属，如一些金属，如钛、锆、铬、镍和和铜等，离子注入等，离子注入钇、铯、铝等抗氧化元素可以使其外表氧化等抗氧化元素可以使其外表氧化速率降低十倍之多。速率降低十倍之多。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介二、离子注入技术二、离子注入技术采用纳米银离子注入的手机采用纳米银离子注入的手机 利用电子束的加热和熔化技术还可以对资料进展外表改性。如电子束外表淬火、电子束外表熔凝、电子束外表合金化、电子束外表熔覆和制造外表非晶态层。 经外表改性的表层普通具有较高的硬度、强度及优良的耐腐蚀和耐磨性能。 13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介三、电子束外表技术三、电子束外表技术电子束外表改性的特点电子束外表改性的特点:1快速加热淬火可以得到超微细组织，提高快速加热淬火可以得到超微细组织，提高资料的强韧性资料的强韧性;2处置过程在真空中进展，减少了氧化等影处置过程在真空中进展，减少了氧化等影响，可以获得纯真的外表强化响，可以获得纯真的外表强化层层;3能进展快速外表合金化，在极短时间内获能进展快速外表合金化，在极短时间内获得热处置几小时甚至几十小时得热处置几小时甚至几十小时的渗层效果的渗层效果;4电子束的能量利用率较高，可以对资料进电子束的能量利用率较高，可以对资料进展部分处置，是一种节能型的展部分处置，是一种节能型的外表强化手段外表强化手段;5外表淬火是自行冷却，无需冷却介质和设外表淬火是自行冷却，无需冷却介质和设备备;6能对复杂零件的外表进展处置，用途广泛能对复杂零件的外表进展处置，用途广泛;7电子束功率参数可控，因此，可以控制资电子束功率参数可控，因此，可以控制资料外表改性的位置、深度和性料外表改性的位置、深度和性能目的。能目的。13.6高能束外表技高能束外表技术简术简介介三、电子束外表技术三、电子束外表技术304不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术立立项意意义电加加热器主要用材器主要用材为304不不锈钢，在，在较低温度下耐低温度下耐热、耐腐、耐腐蚀性能很好；但在更高的温度下大于性能很好；但在更高的温度下大于500高温高温氧化氧化严重，会在晶界析出碳化重，会在晶界析出碳化铬，引起晶，引起晶间腐腐蚀，致使，致使产品品报废。为提高其高温抗氧化性，通常要添加提高其高温抗氧化性，通常要添加钢中中Cr含量，从含量，从而不得不添加奥氏体而不得不添加奥氏体稳定化元素定化元素Ni的含量的含量-贵！电镀Ni高温分散复合高温分散复合处置置左左边是是304不不锈钢经高温分散高温分散处置后外表已置后外表已发黑，黑，右右边是是304不不锈钢管管经电镀Ni高温分散复合高温分散复合处置后外置后外表光亮，表光亮，阐明明Ni分散分散层有极好的抗高温氧化性能。有极好的抗高温氧化性能。304不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术氧化增重曲氧化增重曲线304不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术奥氏体不奥氏体不锈钢耐耐热防腐防腐电加加热器器产品品关关键技技术、创新点：将新点：将结合力薄弱的合力薄弱的电镀Ni层转化化为具有高具有高结合力且合力且Ni浓度梯度分布合理、能度梯度分布合理、能满足大足大规模模消消费的的Ni分散分散层。304不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术例：奥氏体不例：奥氏体不锈钢电加加热器消器消费流程流程下料管材下料管材电镀装装电阻阻丝填粉填粉高温高温处置置缩管管加工加工退火退火弯管成型弯管成型分析：分析：电镀：镀Ni，因，因304不不锈钢在在较低温度低温度时耐耐热、耐腐、耐腐蚀性性好，在大于好，在大于500时高温氧化高温氧化严重，故重，故镀Ni；填粉：填粉：绝缘导热粉，起粉，起绝缘、导热作用；作用；高温高温处置：一是基体固溶置：一是基体固溶处置，得到置，得到单一均匀一均匀A，快冷后，快冷后防止了晶界析出碳化物，提高了耐防止了晶界析出碳化物，提高了耐蚀性能；二是高温下性能；二是高温下Ni分散，分散，镀层增厚，增厚，镀层与基体有明与基体有明显锯齿状状结合，且合，且Ni浓度梯度分布合理，提高抗高温氧化性能。外度梯度分布合理，提高抗高温氧化性能。外观光亮美光亮美观。退火：去退火：去应力退火，去除冷加工后的内力退火，去除冷加工后的内应力，防止力，防止产生生应力腐力腐蚀。304不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术不锈钢电加热器耐热防腐层制备及技术