金屬表面改性技術(shù)分類

表面改性技術(shù)的定義：表面改性是指采用某種工藝手段是材料表面或得與基體材料的組織結(jié)構(gòu)、性能不同的一種技術(shù)。

技術(shù)優(yōu)勢：材料經(jīng)過表面改性處理后，既能發(fā)揮基體材料的力學(xué)性能，又能使材料表面獲得各種特殊性能；表面改性技術(shù)可以掩蓋基體材料的表面缺陷，延長材料和構(gòu)件的使用壽命；節(jié)約稀有 貴 重金  屬材料，改善環(huán)境。

表面改性技術(shù)的分類：金屬表面形變強化、表面熱處理、金屬表面化學(xué)熱處理、離子束表面擴滲處理、高能束表面處理、離子注入表面改性。

金屬表面形變強化

表面形變強化技術(shù)中常用的有噴丸、滾壓、豪克能技術(shù)。新型組合材料：MIM可制造出傳統(tǒng)工藝難以制造的新型組合材料，例如疊片的或兩種材料結(jié)構(gòu)的或耐磨耗用的混合的金屬-陶瓷材料。噴丸使用高壓或壓縮空氣作動力，比較靈活但動力消耗大；滾壓大家都很清楚，結(jié)合金屬冷做硬化的原理提升工件的硬度和耐磨性；豪克能技術(shù)是一項先進的金屬形變強化技術(shù)，采用30KHZ以上的振動頻率的高頻振動以及一定數(shù)值的靜壓力，形成對工件的強化加工，具有晶粒細化至納米級、硬度耐磨性提升、同時工件表面Ra達0.2以下的顯著效果；

表面熱處理：僅對工件表面進行加熱、冷卻的工藝，從而改變表層組織和性能而不改變成分的一種工藝。

金屬表面化學(xué)熱處理：利用元素的擴散性，使金屬元素深入金屬表層的一種熱處理工藝。

離子束表面處理：用一定能量的離子轟擊固體表面，使固體近表面層物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化的工藝技術(shù)，包括離子注入、離子束混合、離子濺射、離子刻蝕等技術(shù)。對于混煉時粉末和粘結(jié)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。離子注入是將某種離子“打進”固體，改變固體近表面層的化學(xué)成分和固體結(jié)構(gòu)。離子注入技術(shù)用于半導(dǎo)體摻雜和金屬和其他材料的表面改性。離子束混合是用離子轟擊鍍有多層薄膜的金屬，使各層原子因離子碰撞發(fā)生互混。

利用激光掃描過程中材料自身的組織結(jié)構(gòu)變化或引入其他材料實現(xiàn)工件表面性能的改善，該技術(shù)能選擇性地處理工件表面，有利于在工件整體保持足夠的韌性和強度的同時，表面獲得較高的、特定的使用性能，如耐磨、耐蝕和kang疲  勞、kang氧化等。

電子束使金屬材料表面很快上升到奧氏體相變退度(低于熔化溫度)，持續(xù)一段時間后電子束停止轟擊.熱t(yī)很快向冷的荃體金屬擴散，使加熱表面自行淬火，其組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，表面硬度顯著提離。

金屬表面處理大全

一、陽極氧化

陽極氧化：主要是鋁的陽極氧化，是利用電化學(xué)原理，在鋁和鋁合金的表面生成一層Al2O3（氧化鋁）膜。這層氧化膜具有防護性、裝飾性、絕緣性、耐磨性等特殊特性。

工藝流程:

單色、漸變色：拋光/噴砂/拉絲→除油→陽極氧化→中和→染色→封孔→烘干

雙色：①拋光/噴砂/拉絲→除油→遮蔽→陽極氧化1→陽極氧化2 →封孔→烘干

②拋光/噴砂/拉絲→除油→陽極氧化1 →鐳雕→陽極氧化2 →封孔→烘干

技術(shù)特點:

1、提升強度,

2、實現(xiàn)除白色外任何顏色。

3、實現(xiàn)無鎳封孔，滿足歐、美等國家對無鎳的要求。

技術(shù)難點及改善關(guān)鍵點：

陽極氧化的良率水平關(guān)系到最終產(chǎn)品的成本，提升氧化良率的重點在于適合的氧化劑用量、適合的溫度及電流密度，這需要結(jié)構(gòu)件廠商在生產(chǎn)過程中不斷探索，尋求突破。

二、電泳 ( ED)

電泳：用于不銹鋼、鋁合金等，可使產(chǎn)品呈現(xiàn)各種顏色，并保持金屬光澤，同時增強表面性能，具有較好的防腐性能。

工藝流程：前處理→電泳→烘干

優(yōu)點：

1、顏色豐富；

2、無金屬質(zhì)感，可配合噴砂、拋光、拉絲等；

3、液體環(huán)境中加工，可實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的表面處理；

4、工藝成熟、可量產(chǎn)。

缺點：

掩蓋缺陷能力一般，壓鑄件做電泳對前處理要求較高。

三、微弧氧化 (MAO)

微弧氧化：在電解質(zhì)溶液中（一般是弱堿性溶液）施加高電壓生成陶瓷化表面膜層的過程，該過程是物理放電與電化學(xué)氧化協(xié)同作用的結(jié)果。

工藝流程：前處理→ 熱水洗→ MAO → 烘干

技術(shù)特點：

1、陶瓷質(zhì)感，外觀暗啞，沒有高光產(chǎn)品，手感細膩，防指紋；

2、基材廣泛：Al, Ti, Zn, Zr, Mg, Nb, 及其 合金等；

3、前處理簡單，產(chǎn)品耐腐蝕性、耐候性極佳，散熱性能佳。

目前顏色受限制，只有黑色、灰色等較成熟，鮮艷顏色目前難以實現(xiàn)；成本主要受高耗電影響，是表面處理中成本高的其中之一。

四、豪克能技術(shù)

豪克能技術(shù)：利用沖擊能和激發(fā)能的復(fù)合能對金屬零件進行加工 ，從而獲得鏡面零件。

優(yōu)點：不需要任何化學(xué)物質(zhì)，加工實現(xiàn)綠色無污染低能耗；可以適應(yīng)多種金屬材質(zhì)零部件的加工；同時有提高硬度耐磨性的優(yōu)點

五、電鍍 (Electroplating)

電鍍：是利用電解作用使金屬的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕，提高耐磨性、導(dǎo)電性、反光性及增進美觀等作用的一種技術(shù)。

工藝流程：

前處理→無青堿銅→無青白銅錫→鍍鉻

1、鍍層光澤度高，高品質(zhì)金屬外觀；

2、基材為SUS、Al、Zn、Mg等；成本相對PVD低。

環(huán)境保護較差，環(huán)境污染風(fēng)險較大。

六、粉末噴涂 (Powder coating)

粉末噴涂：是用噴粉設(shè)備（靜電噴塑機）把粉末涂料噴涂到工件的表面，在靜電作用下，粉末會均勻的吸附于工件表面，形成粉狀的涂層；粉狀涂層經(jīng)過高溫烘烤流平固化，變成效果各異（粉末涂料的不同種類效果）的最終涂層。

上件→靜電除塵→噴涂→低溫流平→烘烤

1、顏色豐富，高光、啞光可選；

2、成本較低，適用于建筑家具產(chǎn)品和散熱片的外殼等；

3、利用率高，100%利用，環(huán)保；

4、遮蔽缺陷能力強；5、可仿木紋效果。

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。根據(jù)拉絲后紋路的不同可分為：直紋拉絲、亂紋拉絲、波紋、旋紋。

拉絲處理可使金屬表面獲得非鏡面般金屬光澤，同時拉絲處理也可以消除金屬表面細微的瑕疵。

七、噴砂

噴砂:是采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料高速噴射到需處理工件表面，使工件表面的外表面的外表或形狀發(fā)生變化，獲得一定的清潔度和不同的粗糙度的一種工藝。

1、實現(xiàn)不同的反光或亞光。

2、能清理工件表面的微小毛刺，并使工件表面更加平整，消除了毛刺的危害，提高了工件的檔次。

3、清楚前處理時遺留的殘污，提高工件的光潔度，能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀，好看。

八、拋光

拋光：利用柔性拋光工具和磨料顆?；蚱渌麙伖饨橘|(zhì)對工件表面進行的修飾加工。

針對不同的拋光過程: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到很好拋光效果，同時提高拋光效率。

提高工件的尺寸精度或幾何形狀精度，得到光滑表面或鏡面光澤，同時也可消除光澤。

九、蝕刻

蝕刻：通常所指蝕刻也稱光化學(xué)蝕刻，指通過曝光制版、顯影后，將要蝕刻區(qū)域的保護膜去除，在蝕刻時接觸化學(xué)溶液，達到溶解腐蝕的作用，形成凹凸或者鏤空成型的效果。

曝光法：工程根據(jù)圖形開出備料尺寸-材料準備-材料清洗-烘干→貼膜或涂布→烘干→曝光→顯影→烘干-蝕刻→脫膜→OK

網(wǎng)印法：開料→清洗板材(不銹鋼其它金屬材料)→絲網(wǎng)印→蝕刻→脫膜→OK

1、可進行金屬表面細微加工；

2、賦予金屬表面特殊的效果；

蝕刻時采用的腐蝕液體（酸、堿等）大多對環(huán)境具有危害。

十、PVD真空鍍

物理氣相沉積（PVD）：是一種工業(yè)制造上的工藝，是主要利用物理過程來沉積薄膜的技術(shù)。

PVD原理示意圖

PVD前清洗→進爐抽真空→洗靶及離子清洗→鍍膜→鍍膜結(jié)束，冷卻出爐→后處理（拋光、AFP）

304不銹鋼鑄件產(chǎn)生磁性的原因

一般情況下，使用沒有磁性的304不銹鋼廢料澆注出來的鑄件產(chǎn)品卻帶有微磁性。什么原因?qū)е碌哪?？因為?

　　1、化學(xué)成分當量成分控制沒有到位。

　　一般的生產(chǎn)廠家為了降低成本把Ni控制下限，8.0-8.2%之間，Cr/Ni達到一定數(shù)值時鋼的組織中出現(xiàn)一定量的鐵素體，鐵素體是有磁性的；此時采用1050~1080℃固溶處理可以把鐵素體完全溶入奧氏體就不會有磁性了。

　　2、冷加工硬化。

　　當奧氏體不銹鋼在冷加工時產(chǎn)生形變馬氏體，形變馬氏體使得不銹鋼強度增加，而形變馬氏體是有磁性的。采用固溶處理甚至退火都可以使形變馬氏體消失，但是鋼的強度就會下降了。

　　如果既要保證冷加工強度，又要弱磁性甚至無磁性可以采用下面去磁辦法：

　　1、根據(jù)相圖原理，降低Cr/Ni值，尤其提高Ni、Mn含量到上限。冷加工前進行上限固溶處理，在保證表面的前提下控制晶粒度4級；可以降低冷加工后的磁性。

　　2、一般304冷加工后都有一定的微弱磁性。經(jīng)過敲打或其他的沖擊，使其奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，此時會有一定的磁性。加熱到1050度，然后水淬激冷，可消除磁性。

　　備注：

　　1、“Cr/Ni達到一定數(shù)值”這個的理解：這個是2個當量的比值。

　　Cr當量=Cr% 1.5（Si%） Mo% Cb%-4.99

　　Ni當量=Ni% 30（C%） 0.5（Mn%） 26（N%-0.02） 2.77

　　當Cr當量/Ni當量<0.9 達到單項奧氏體了，就不會有磁性了。

　　2、由此看加鎳、加錳、加氮，降鉻、降硅等都可以達到去磁的效果。

　　3、市場上有一種“合金消磁劑”的，可以將不銹鋼中的殘余鐵素體轉(zhuǎn)換成奧氏體，也能達到去磁效果。同時加入該合金消磁劑后，對精鑄鑄件的耐蝕性，鹽霧試驗效果良好。

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(jié)構(gòu)。特性使得這一現(xiàn)象尤為突出。發(fā)黑時所需溫度的寬容度較大，大概在135攝氏度到155攝氏度之間都可以得到不錯的表面，只是所需時間有些長短而已。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。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。所以實際上的MIM喂料熔體是非均質(zhì)的流體，其運動方式和均質(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)劑之間存在著強烈的相互作用，因此顆粒附近粘結(jié)劑的運動將受到一定的限制。例如:提高工具、軸承等的硬度和耐磨性，提高彈簧的彈性極限，提高軸類零件的綜合機械性能等。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(jié)劑，這層粘結(jié)劑隨顆粒一起運動，即將其看成一個復(fù)合單元。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動，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。十、PVD真空鍍物理氣相沉積（PVD）：是一種工業(yè)制造上的工藝，是主要利用物理過程來沉積薄膜的技術(shù)。很難將其應(yīng)用到諸如粉末等微細粉末的分析。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(jié)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(zhì)模型來進行流動模擬存在較大的偏差。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。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。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(xué)的基礎(chǔ)上對該模型進行了修正。