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過加工轉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

電鍍是一種化學過程，它是在外界直流電源的作用下通過兩類導電在陽極和陰極兩個電極上進行氧化還原反應的過程。其生產工藝流程為：

電鍍工藝過程一般包括電鍍前預處理﹐電鍍及鍍后處理(鈍化處理)三個階段。

1、鍍前預處理

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

二、鈍化處理

所謂鈍化處理是指在一定的溶液中進行化學處理﹐在鍍層上形成一層堅實致密的﹐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是使用性較廣泛，價格相對便宜。烤漆工藝流程：

除油——除銹——水洗——中和——表調——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，保存期間會有油脂，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。

金屬學基礎

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。經過二十多年的發(fā)展，我國MIM從業(yè)人員不僅突破了技術封堵，并且研制開發(fā)大量的MIM產品，拓展了市場。因為面心立方晶格的r-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度時為0.77%，在1148度時達到峰值2.11%。

　　奧氏體塑性很好，強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。這是因為喂料性能的好壞不會在混煉過程中體現(xiàn)出來，而是會在后續(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。因為體心立方晶格的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度時達到峰值，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、韌性高和強度、硬度低的組織。

　?、壑楣怏w：鐵素體和滲碳體組成的機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%，熔點約為1227度，晶體結構復雜，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。

　?、蓠R氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結構。

　　馬氏體轉變速度極快，轉變時體積產生膨脹，在鋼絲內部形成很大的內應力，所以淬火后的鋼絲需要及時回火，防止應力開裂。

金屬粉末冶金中的燒結氣氛相關

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，經過成形和燒結制成金屬或合金零部件的技術。運用該技術可直接生產多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此應用十分廣泛。適宜批量生產,重要應用于出口產品,有公差產品,其加工工藝穩(wěn)固,操作上也相對簡略。在金屬粉末冶金制品燒結中，燒結氣氛是影響燒結制品性能的重要因素之一。粉末燒結氣氛是指粉末冶金制品在燒結時，燒結爐內的實際氣氛，常用的燒結氣氛主要有保護氣氛、可控氣氛和空氣。下面我們就一起來了解一下：

一、保護氣氛：保護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。在燒結過程中，保護氣氛的主要作用是保護燒結制品不被氧化。

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

分解氨是液氨經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，也用來作為燒結氣氛，除了某些含有氮成分的制品因與該氣氛產生化學反應不能采用這種氣氛燒結以外，大多數(shù)的金屬都可采用這種氣氛來燒結。

中性氣氛：中性氣氛主要包括氮氣、氨氣和真空，真空燒結能夠避免氣氛中的有害成分對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)，都由碳氫化合物轉化而成。

放熱型可用于控制粉末冶金（含注射成形）燒結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很低，用作低碳鋼、銅制品的燒結時，只用作無氧化加熱;濃型放熱氣氛的碳勢較高一些，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。一個實用的粘結劑一般由幾種組元組成，每種組元有各自獨特的功能，按照功能可以分為主要粘結劑、次要粘結劑和添加劑這幾種。

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

三、空氣氣氛：這種燒結氣氛主要是在燒結爐內通過一定空氣氣體，也可以看作是在常壓狀態(tài)下燒結，一般在金屬復合材料和陶瓷材料的燒結制品中應用

金屬粉末充模模擬機理和顆粒模擬的使用

對于多相填充流，人們發(fā)現(xiàn)可以因為剪切力作用，或是顆粒間的相互作用而形成些獨特的結構。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組分是否都起著獨立的作用來影響整個流體的流動性。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，且該技術在突破核心技術攻堅后，質量穩(wěn)定，便于大批量生產，客戶滿意度高，企業(yè)回報率高。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構。上面圖片中的白色條紋是相分離的一種表征，那里是一些粘結劑中的低熔點組分。在這樣的地方很容易產生裂紋。這種結構明顯表明流體是多相的，甚至可能是類固體的。所以實際上的MIM喂料熔體是非均質的流體，其運動方式和均質流體存在著差異。

　　在粉末-粘結劑兩相體系中，粉末顆粒和粘結劑之間存在著強烈的相互作用，因此顆粒附近粘結劑的運動將受到一定的限制。在這個模型里，將具有不規(guī)則形狀的粉末簡化為規(guī)則球形的顆粒，每個顆粒周圍包覆著一層粘結劑，這層粘結劑隨顆粒一起運動，即將其看成一個復合單元。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。粘結劑的厚度假定是常數(shù)，以此確保系統(tǒng)質量的恒定。盡管這些復合單元的周圍還有自由粘結劑的存在，且其粘性制約了粉末顆粒的運動，還是可將復合單元看成是不受外圍粘結劑介質的影響。

　　修正顆粒模型顆粒模型較為充分地考慮了MIM喂料的獨特性，可以描述粉末的運動情況，因此這個模型在簡單計算每個粉末顆粒的實際運動情況方面較為精準，但對于實際的三維問題，顆粒模型的微觀分析需要大量的單元，且容易造成計算的發(fā)散。很難將其應用到諸如粉末等微細粉末的分析。針對不同的拋光過程:粗拋(基礎拋光過程)，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到很好拋光效果，同時提高拋光效率。所以必須對已有的顆粒模型進行一定的修正。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。

　　結論由于MIM喂料在模腔中的流動可以看成是固-液兩相流動，所以采用傳統(tǒng)的連續(xù)介質模型來進行流動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)生粉末和粘結劑分離的現(xiàn)象。金屬表面發(fā)黑（發(fā)藍）處理工藝鋼制件的表面發(fā)黑處理，也有被稱之為發(fā)藍處理。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）對流動過程的影響。從而可以監(jiān)視流動過程中粉末的運動、聚集以及密度變化分布情況和兩相分離等特殊現(xiàn)象。為了簡化三維問題中的計算，還在基于修正顆粒流體動力學的基礎上對該模型進行了修正。