金屬表面處理--粉末冶金

金屬表面處理工藝是怎么的流程?表面處理是通過一種材料經(jīng)過加工轉(zhuǎn)化為另一種物體表面的方式叫表面加工，主要是為了提高物體表面的美觀感，金屬表面工藝處理還可以保護(hù)材料不受環(huán)境污染破壞，目前我們常見的有烤漆和電鍍兩種。

一、電鍍

電鍍是一種化學(xué)過程，它是在外界直流電源的作用下通過兩類導(dǎo)電在陽極和陰極兩個(gè)電極上進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的過程。其生產(chǎn)工藝流程為：

電鍍工藝過程一般包括電鍍前預(yù)處理﹐電鍍及鍍后處理(鈍化處理)三個(gè)階段。

1、鍍前預(yù)處理

鍍前預(yù)處理的目的是為了得到干凈新鮮的金屬表面﹐為最后獲得高質(zhì)量鍍層作準(zhǔn)備。主要進(jìn)行脫脂﹐去銹蝕﹐去灰塵等工作。對(duì)于混煉時(shí)粉末和粘結(jié)劑的加入順序也有比較嚴(yán)格的規(guī)定，加料的順序一般是先加入高熔點(diǎn)組元熔化，然后降溫，加入低熔點(diǎn)組元，然后分批加入金屬粉末。步驟如下﹕1 使表面粗糙度達(dá)到一定要求﹐可通過表面磨光﹐拋光等工藝方法來實(shí)現(xiàn)。2.去油脂﹐可采用溶劑溶解以及化學(xué)﹐電化學(xué)等方法來實(shí)現(xiàn)。第三步 除銹﹐可用機(jī)械﹐酸洗以及電化學(xué)方法除銹。第四步 活化處理﹐一般在弱酸中侵蝕一定時(shí)間進(jìn)行鍍前活化處理。

二、鈍化處理

所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進(jìn)行化學(xué)處理﹐在鍍層上形成一層堅(jiān)實(shí)致密的﹐穩(wěn)定性高的薄膜的表面處理方法。鈍化使鍍層耐蝕性大大提高并能增加表面光澤和抗污染能力。這種方法用途很廣﹐電鍍后一般都可進(jìn)行鈍化處理。

三、烤漆

烤漆一般分為粉體和液體兩種?？酒岬奶攸c(diǎn)是使用性較廣泛，價(jià)格相對(duì)便宜?？酒峁に嚵鞒蹋?

除油——除銹——水洗——中和——表調(diào)——磷化——水洗——烤干——色澤處理

噴漆前的所有工序都稱為前處理，其目的是為了得到良好的涂層，由于沖壓件在制造，加工搬運(yùn)，保存期間會(huì)有油脂，氧化物銹皮，灰塵，銹及腐蝕物等在上面，若不去除將直接影響到涂層的性能，外觀等，所以前處理在涂裝的工藝中占有極為重要的地位。

金屬學(xué)基礎(chǔ)

鐵碳合金的基本組織

　　①奧氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，我國(guó)MIM從業(yè)人員不僅突破了技術(shù)封堵，并且研制開發(fā)大量的MIM產(chǎn)品，拓展了市場(chǎng)。因?yàn)槊嫘牧⒎骄Ц竦膔-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶較多的碳。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時(shí)為0.77%，在1148度時(shí)達(dá)到峰值2.11%。

　　奧氏體塑性很好，強(qiáng)度和硬度也比鐵素體高。

　　②鐵素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。這是因?yàn)槲沽闲阅艿暮脡牟粫?huì)在混煉過程中體現(xiàn)出來，而是會(huì)在后續(xù)的注射成形工藝中間接影響注射效果和制品的最終性能。因?yàn)轶w心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室溫下不超過0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時(shí)達(dá)到峰值，也僅有0.0218%。

　　鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強(qiáng)度、硬度低的組織。

　?、壑楣怏w：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物叫做珠光體，常用P表示。珠光體的平均含碳量為0.77%。六、金屬拉絲拉絲：是通過研磨產(chǎn)品在工件表面形成線紋，起到裝飾效果的一種表面處理手段。其性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。通過熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。

　?、軡B碳體：滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點(diǎn)約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒有塑性。

　　一般來說，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。

　　⑤馬氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時(shí)體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應(yīng)力，所以淬火后的鋼絲需要及時(shí)回火，防止應(yīng)力開裂。

金屬粉末冶金中的燒結(jié)氣氛相關(guān)

金屬粉末冶金是一種利用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)制成金屬或合金零部件的技術(shù)。運(yùn)用該技術(shù)可直接生產(chǎn)多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此應(yīng)用十分廣泛。適宜批量生產(chǎn),重要應(yīng)用于出口產(chǎn)品,有公差產(chǎn)品,其加工工藝穩(wěn)固,操作上也相對(duì)簡(jiǎn)略。在金屬粉末冶金制品燒結(jié)中，燒結(jié)氣氛是影響燒結(jié)制品性能的重要因素之一。粉末燒結(jié)氣氛是指粉末冶金制品在燒結(jié)時(shí)，燒結(jié)爐內(nèi)的實(shí)際氣氛，常用的燒結(jié)氣氛主要有保護(hù)氣氛、可控氣氛和空氣。下面我們就一起來了解一下：

一、保護(hù)氣氛：保護(hù)氣氛分為還原性氣氛和中性氣氛，還原性氣氛又分為氫氣和分解氨。在燒結(jié)過程中，保護(hù)氣氛的主要作用是保護(hù)燒結(jié)制品不被氧化。

氫氣在一定的溫度條件下具有很強(qiáng)的滲透性，是一種化學(xué)活性較強(qiáng)的可燃性無毒氣體，常在鎢、硬質(zhì)合金、不銹鋼等難熔粉末冶金制品的燒結(jié)中作為保護(hù)氣氛;

分解氨是液氨經(jīng)熱分解后獲得的由氫和氮組合的混合氣體，在粉末冶金中即可作為還原劑，也用來作為燒結(jié)氣氛，除了某些含有氮成分的制品因與該氣氛產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)不能采用這種氣氛燒結(jié)以外，大多數(shù)的金屬都可采用這種氣氛來燒結(jié)。

中性氣氛：中性氣氛主要包括氮?dú)?、氨氣和真空，真空燒結(jié)能夠避免氣氛中的有害成分對(duì)粉末冶金零件造成污染等不利影響。

二、可控氣氛：這類氣氛分為放熱型(不需要從外部供熱)和吸熱型氣氛(需要從外部供熱)，都由碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化而成。

放熱型可用于控制粉末冶金（含注射成形）燒結(jié)制品中的碳含量控制，分為淡型和濃型氣氛，淡型放熱氣氛的碳勢(shì)很低，用作低碳鋼、銅制品的燒結(jié)時(shí)，只用作無氧化加熱;濃型放熱氣氛的碳勢(shì)較高一些，可用作防止粉末冶金鐵基、銅基零件的的氧化和減少鐵基零件的脫碳。一個(gè)實(shí)用的粘結(jié)劑一般由幾種組元組成，每種組元有各自獨(dú)特的功能，按照功能可以分為主要粘結(jié)劑、次要粘結(jié)劑和添加劑這幾種。

吸熱型氣氛與放熱型氣氛相比較，是一種還原性更強(qiáng)、碳勢(shì)更高的可控氣氛，在粉末冶金中主要用于鐵基零件和銅基零件燒結(jié)時(shí)作保護(hù)氣氛，有時(shí)也作為滲碳劑使用。

三、空氣氣氛：這種燒結(jié)氣氛主要是在燒結(jié)爐內(nèi)通過一定空氣氣體，也可以看作是在常壓狀態(tài)下燒結(jié)，一般在金屬?gòu)?fù)合材料和陶瓷材料的燒結(jié)制品中應(yīng)用

金屬粉末充模模擬機(jī)理和顆粒模擬的使用

對(duì)于多相填充流，人們發(fā)現(xiàn)可以因?yàn)榧羟辛ψ饔?，或是顆粒間的相互作用而形成些獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。這就帶來了一些問題，比如：流體是否均勻，流體是否是多相的且每個(gè)組分是否都起著獨(dú)立的作用來影響整個(gè)流體的流動(dòng)性。從某種程度上正在以驚人的速度取代CNC精加工等傳統(tǒng)成型技術(shù)，且該技術(shù)在突破核心技術(shù)攻堅(jiān)后，質(zhì)量穩(wěn)定，便于大批量生產(chǎn)，客戶滿意度高，企業(yè)回報(bào)率高。通過觀察流道橫截面上的流體可以發(fā)現(xiàn)許多有趣的現(xiàn)象。和中顯示的是橫截面的放大圖，顯示出了相的分離以及年輪一樣的結(jié)構(gòu)。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征，那里是一些粘結(jié)劑中的低熔點(diǎn)組分。在這樣的地方很容易產(chǎn)生裂紋。這種結(jié)構(gòu)明顯表明流體是多相的，甚至可能是類固體的。所以實(shí)際上的MIM喂料熔體是非均質(zhì)的流體，其運(yùn)動(dòng)方式和均質(zhì)流體存在著差異。

　　在粉末-粘結(jié)劑兩相體系中，粉末顆粒和粘結(jié)劑之間存在著強(qiáng)烈的相互作用，因此顆粒附近粘結(jié)劑的運(yùn)動(dòng)將受到一定的限制。在這個(gè)模型里，將具有不規(guī)則形狀的粉末簡(jiǎn)化為規(guī)則球形的顆粒，每個(gè)顆粒周圍包覆著一層粘結(jié)劑，這層粘結(jié)劑隨顆粒一起運(yùn)動(dòng)，即將其看成一個(gè)復(fù)合單元。4）外部加熱汽化系統(tǒng)，改變了過去液體滴酸的干擾，提升了脫脂效率。粘結(jié)劑的厚度假定是常數(shù)，以此確保系統(tǒng)質(zhì)量的恒定。盡管這些復(fù)合單元的周圍還有自由粘結(jié)劑的存在，且其粘性制約了粉末顆粒的運(yùn)動(dòng)，還是可將復(fù)合單元看成是不受外圍粘結(jié)劑介質(zhì)的影響。

　　修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨(dú)特性，可以描述粉末的運(yùn)動(dòng)情況，因此這個(gè)模型在簡(jiǎn)單計(jì)算每個(gè)粉末顆粒的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況方面較為精準(zhǔn)，但對(duì)于實(shí)際的三維問題，顆粒模型的微觀分析需要大量的單元，且容易造成計(jì)算的發(fā)散。很難將其應(yīng)用到諸如粉末等微細(xì)粉末的分析。針對(duì)不同的拋光過程:粗拋(基礎(chǔ)拋光過程)，中拋(精加工過程)和精拋(上光過程)，選用合適的拋光輪可以達(dá)到很好拋光效果，同時(shí)提高拋光效率。所以必須對(duì)已有的顆粒模型進(jìn)行一定的修正。展示了通過這種顆粒模型模擬出來的MIM喂料充模的情況。從中可以較清楚地看出密度分布的不均勻性。

　　結(jié)論由于MIM喂料在模腔中的流動(dòng)可以看成是固-液兩相流動(dòng)，所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)模型來進(jìn)行流動(dòng)模擬存在較大的偏差。很多研究表明，MIM喂料在充模過程中將發(fā)生粉末和粘結(jié)劑分離的現(xiàn)象。金屬表面發(fā)黑（發(fā)藍(lán)）處理工藝鋼制件的表面發(fā)黑處理，也有被稱之為發(fā)藍(lán)處理。通過這種方法可以直接考察粉末特性（粒度、粒徑分布、密度和形狀等）對(duì)流動(dòng)過程的影響。從而可以監(jiān)視流動(dòng)過程中粉末的運(yùn)動(dòng)、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。為了簡(jiǎn)化三維問題中的計(jì)算，還在基于修正顆粒流體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)該模型進(jìn)行了修正。