金屬表面處理技術(shù)

金屬表面處理技術(shù)：金屬表面處理技術(shù)是指通過一些物理、化學、機械或復合方法使金屬表面具有與基體不同的組織結(jié)構(gòu)、化學成分和物理狀態(tài)，從而使經(jīng)過處理后的表面具有與基體不同的性能表面淬火：僅對鋼的表面加熱、冷卻而不改變其成分的熱處理工藝稱為表面熱處理，也叫表面淬火。通過快速加熱使鋼的表層奧氏體化，然后急冷，使表層形成馬氏體組織，而心部仍保持不變。按照實現(xiàn)方式，表面淬火可分為：感應加熱表面淬火?；鹧婕訜岜砻娲慊?，電接觸加熱表面淬火，電解液加熱表面淬火電鍍：電鍍就是利用電解的方式使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過程，是一門具有悠久歷史的表面處理技術(shù)。硬鉻：硬銘又稱耐磨銘、工業(yè)鍍銘，是一種功能性電鍍，是指在一定條件下沉積的銘鍍層具有很高硬度和耐磨性。陽極氧化：將鋁及鋁合金放入適當?shù)碾娊庖褐?，以鋁工件為陽極，其它材料為陰極，在外加電流作用下，使其表面生成氧化膜，這種方法稱為陽極氧化。發(fā)藍：發(fā)藍是鋼鐵的化學氧化過程，也稱發(fā)黑。是指將鋼鐵在含有氧化劑的溶液中，保持一定時間，在其表面生成一層均勻的、以磁性Fe3O4為主要成分的氧化膜的過程。堆焊：堆焊是采用焊接方法將具有一定性能的材料熔敷在工件表面的一種工藝過程。等離子弧噴涂：等離子弧噴涂是利用等離子弧作為熱源，將金屬或非金屬粉末送入等離子弧焰流中加熱到熔化或熔融狀態(tài)，并隨同等離子弧焰流高速噴射、沉積在經(jīng)過預處理的工件表面上。等離子弧堆焊：等離子弧堆焊是利用聯(lián)合型或轉(zhuǎn)移型離子弧為熱源，將焊絲或合金粉末送入等離子弧區(qū)進行堆焊的工藝方法熱噴涂：利用電弧、等離子弧或燃燒火焰等將粉未狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱熔化或軟化形成熔滴、并以一定速度射向預處理過的基體表面、形成具有一定結(jié)合強度涂層的工藝方法。填空：1、金屬表面處理技術(shù)是指通過一些物理、化學、機械或復合方法使金屬表面具有與基體不同的組織結(jié)構(gòu)、化學成分和物理狀態(tài)，從而使經(jīng)過處理后的表面具有與基體不同的性能。2、金屬材料經(jīng)過表面處理后，其表面卻擁有了一些特殊性能，如耐蝕性、耐熱性、耐磨性、及好的導電性、電磁特性、光學性能等。3、金屬零件的磨損一般包括跑和磨損、穩(wěn)定磨損和劇烈磨損三個階段。4、四種基本的磨損類型是：粘著磨損、磨料磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損。5、按照發(fā)生的機理，金屬的腐蝕包括：化學腐蝕和電化學腐蝕。6、金屬表面預處理包括整平、脫脂、除銹和活化。7、金屬表面整平包括：機械整平、化學處理。8、機械整平包括：噴砂、噴丸、磨光、拋光、滾光。9、機械拋光的目的是去除金屬表面的細微劃痕，降低工件的粗糙度值，使工件獲得裝飾性外觀。10、金屬脫脂常用方法有：化學脫脂、有機溶劑脫脂、電化學脫脂三種。11、浸蝕表面除銹方法有機械法、化學法、電化學法。12、表面改性技術(shù)是指采用某種工藝手段，改變金屬表面的化學成分或組織結(jié)構(gòu)，從而賦予工件表面新的性能。13、表面改性技術(shù)包括表面形變強化、表面熱處理、化學熱處理、高能束表面處理等。14、根據(jù)加熱方式的不同，表面淬火可分為感應淬火、火焰淬火、接觸電阻加熱淬火、電解加熱淬火和激光表面淬火等。15、感應淬火時，電流頻率越高，加熱層深度越薄，淬火后工件淬硬層也就越薄。16、用作感應淬火最適宜的鋼種時中碳鋼，其預先熱處理一般為正火或調(diào)質(zhì)。17、機床鑄鐵導軌淬火最適宜的表面淬火常用電接觸加熱表面淬火。18、火炎加熱表面淬火主要適用于單件、小批量生產(chǎn)機大型零件（如大型齒輪、軸、軋輥、導軌等）的表面淬火。19、化學熱處理一般包括三個過程，即分解、吸收和擴散。20、根據(jù)滲碳劑的不同，滲碳方法可分為固體滲碳、液體滲碳、氣體滲碳三種。21、滲碳層的質(zhì)量分數(shù)最好在0.85-1.05%范圍內(nèi)，滲碳后采取淬火+低溫回火的熱處理方法。22、低溫氣體氮碳共滲工藝又稱軟氮化，常用溫度為560-570°C（2-3）h23、中溫氣體碳氮共滲實質(zhì)上是以滲碳為主的共滲工藝，共滲溫度長采用820-880C。24、表面形變強化的理論基礎(chǔ)是金屬的加工硬化，即通過機械手段（噴丸。滾壓等）在金屬表面產(chǎn)生塑性變形，使表面形成加工硬化層，其深度可達0.5-1.5mm。25、噴丸強化所用的噴丸材料有鑄鐵丸、鑄鋼丸、鋼絲切丸、玻璃丸、陶瓷丸子等。1、影響電鍍層質(zhì)量的因素有電鍍液、陰極電流密度、溫度、表面預處理等。2、電鍍鉻按用途可分為防護裝飾性、功能性兩種。3、標準鍍鉻液中鉻酸酐的濃度為250g/L，硫酸的濃度為2.5g/L。4、電刷鍍又稱無槽鍍或涂鍍，主要工藝參數(shù)為電源極性、鍍筆與工件的相對運動速度和工作電壓。5、化學鍍是一種不用外加電流，利用合適的還原劑使溶液中的金屬離子有選擇的在經(jīng)催化劑活化的表面上還原析出金屬鍍層的一種化學處理方法。6、化學鍍鎳的核心是鍍液的組成及性能，按PH值其鍍液可分為酸性和堿性兩種7、為提高化學鍍鎳層的硬度，可在400r加熱，保溫1h的熱處理方法。8、常用的熱浸鍍工藝有熔劑法和保護氣體還原法。9、鋅的熔點為420r，熱鍍鋅時鋅液的適宜溫度為450-470°C1、按其中主要組成物的類型，化學轉(zhuǎn)化膜可分為氧化物膜、磷化物膜、鉻酸鹽膜和草酸鹽膜。2、槍炮等武器外殼采用的是發(fā)藍或磷化處理工藝。3、鋼鐵高溫化學氧化工藝的溫度一般為140C，轉(zhuǎn)化膜的主要成分是Fe3O4。。4、鋼鐵磷化膜的顏色為淺灰到灰黑色，有時間呈彩虹色，其中最大的用途是最為涂裝底層，占其工藝用途的60-70%。5、磷化技術(shù)的發(fā)展方向是薄膜化、綜合化、降低污染和節(jié)省能源。6、按照磷化工藝溫度不同，磷化工藝分為高溫磷化、中溫磷化和低溫磷化。7、鋼鐵磷化的后處理一般常用填充和封閉。8、鋁及鋁合金氧化處理的方法主要有化學氧化和陽極氧化（電化學氧化）9、按照溶液性質(zhì)不同，鋁及鋁合金化學氧化工藝科分為堿性氧化法和酸性氧化法10、按照電解液的種類，鋁及鋁合金陽極氧化可分為硫酸氧化法、鉻酸氧化法和草酸氧化法等。11、陽極氧化膜的著色按著體處于膜層的部位可分為自然著色、吸附著色和電解著色三種。12、吸附著色可分為無機顏料著色和有機染料著色。13、陽極氧化膜的封閉方法有熱水封閉法、水蒸氣封閉法、重鉻酸鹽封閉法、水解封閉法和填充封閉法。1、堆焊有兩方面的作用，一方面是對工件表面進行改性，以獲得特殊性能的熔覆層，另一2、堆焊層與基體金屬的結(jié)合是冶金結(jié)合，所以結(jié)合強度高，抗沖擊性能好。方面是修復工件因磨損或加工失誤造成的尺寸不足。3、根據(jù)堆焊合金的主要成分可劃分為鐵基合金、碳化鎢、銅基合金、鎳基合金、鉆基合金等五種。4、司太立合金是鉆基堆焊合金，堆焊層的金相組織是奧氏體+共晶組織。5、CO2氣體保護堆焊的焊接參數(shù)有電源極性、焊絲及焊絲直徑、焊接電流、電話電壓、堆焊螺距、電感、CO2氣體流量及焊絲伸出長度。6、埋弧堆焊是指電弧在焊劑下燃燒進行堆焊的方法。7、等離子弧堆焊的主要優(yōu)點是生產(chǎn)效率和質(zhì)量高，尤其是堆焊層的結(jié)合強度和質(zhì)量高。8、埋弧堆焊最主要的焊接工藝參數(shù)是電源性質(zhì)和極性、焊接電流、電弧電壓、堆焊速度等。9、埋弧堆焊有多種形式，具體有單絲堆焊、多絲堆焊、串聯(lián)電弧埋弧堆焊、帶極堆焊、粉末埋弧堆焊等。10、堆焊焊條D256中的字母D表示堆焊焊絲，第三位數(shù)字6表示藥皮類型為低氫型。1、熱噴涂工藝過程包括噴涂材料加熱熔化階段、熔滴的霧化階段、粒子的飛行階段、粒子的噴涂階段、涂層形成階段等。2、熱噴涂層中顆粒與基體表面之間以及顆粒之間的結(jié)合機理有機械結(jié)合、冶金■化學結(jié)合、物理結(jié)合。3、熱噴涂層殘留應力的大小可通過調(diào)整噴涂工藝參數(shù)進行控制，但更有效的方法是通過涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計，采用梯度過渡層緩和涂層殘留應力。4、熱噴涂材料必須滿足穩(wěn)定性、使用性能、潤濕性、固態(tài)流動性、合適的熱膨脹系數(shù)等性能才有實用價值。5、按照加熱噴涂材料的熱源種類，熱噴涂可分為火焰噴涂、電弧噴涂和等離子弧噴涂等。6、熱噴涂用金屬及合金線材包括非復合噴涂線材和復合噴涂線材。7、火焰噴涂包括線材火焰噴涂和粉末火焰噴涂，是目前國內(nèi)最常用的噴涂方法。8、在爆炸噴涂和超聲速噴涂中，熱源溫度高，粉末粒子的飛行速度快。因此，涂層致密，與基體具有極強的結(jié)合力9、在電弧噴涂中，噴涂材料必須是導電的焊絲，因此只能使用金屬，而不能使用陶瓷，限制了電弧噴涂的應用范圍。10、電弧噴涂的工藝參數(shù)包括線材直徑、電弧電壓、電弧電流、線輸送速度、壓縮空氣壓力、噴涂距離等。11、熱噴涂層的性能主要包括化學成分、孔隙率、硬度、結(jié)合強度、熱疲勞性能等方面。1、物理氣相沉積法主要包括真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍膜。2、通過蒸發(fā)鍍膜獲得合金鍍層，比獲得但金屬鍍層困難。3、蒸鍍純金屬膜中，90%是鋁膜。4、在真空室中，利用核能粒子轟擊材料表面，使其原子獲得足夠的能力而濺射出進入氣相，然后在工件表面沉積的過程稱為濺射鍍膜，其中被轟擊的材料稱為靶。5、濺射薄膜按其不同的功能和應用大致分為機械功能膜和物理功能膜。6、離子鍍的技術(shù)基礎(chǔ)是真空蒸鍍，離子鍍的基本過程包括鍍膜材料的蒸發(fā)、材料的離子化、離子加速和離子轟擊工件表面沉積成膜。7、切削道刀具采用TiN涂層，引起了一場刀具的“黃色革命”。8、化學氣相沉積法主要包括常壓化學氣相沉積法、低壓化學氣相沉積法和兼兩者特點的等離子化學氣相沉積等。9、激光束和電子束、離子束一起被稱為“三束”。10、激光束的特點是高度的單向性、高度的單色性、高的亮度和高度的相干性。11、20世紀70年代歐美一些國家在汽車行業(yè)中應用激光相變硬化，最先獲得工業(yè)應用。12、入射離子受到固體材料的抵抗而速度慢慢減低下來，并最終停留在固體材料中，這一現(xiàn)象稱為離子注入。1、金屬表面處理技術(shù)有哪些實際意義？它一般通過什么途徑改善材料的性能？通過表面處理大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量；節(jié)約貴重材料；實現(xiàn)材料表面復合化，解決單一材料無法解決的問題。表面涂層技術(shù)：通過表面涂層技術(shù)在基體表面制備各種鍍層、涂覆層，包括電鍍、化學鍍、（電）化學轉(zhuǎn)化膜技術(shù)、氣相沉積技術(shù)、堆焊、熱噴涂等；表面改性技術(shù)：用機械、物理、化學等方法，改變材料表面的形貌、化學成分、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài)或應力狀態(tài)。如表面淬火、化學熱處理、噴丸、高能束表面改性等。表面改性技術(shù)和表面涂層技術(shù)的最大區(qū)別是，其所形成的表面在材料和組織上均與基體有一定的聯(lián)系，而不像表面涂層技術(shù)那樣，涂層的材料和組織與基體是完全不同的。2、金屬表面處理技術(shù)有哪些方面的應用？⑴提高金屬制品或零件的耐腐蝕性能；大部分表面處理方法都對金屬材料具有一定的防護作用，提高制品或零件在大氣、海水及化學介質(zhì)中的耐腐蝕性能，如實際生活或工程中的鋁合金陽極氧化、鍍鋅鋼絲、鍍鋅鋼板（帶）、日用五金的表面鍍鉻和槍炮表面發(fā)藍都是常見的例子。⑵提高金屬制品或零件的表面強度和硬度；表面處理技術(shù)可以賦予金屬材料表面很高的強度和硬度，提高材料的抗疲勞性和耐磨性，如鋼的表面淬火、化學熱處理、堆焊、熱噴涂、化學氣相沉積、噴丸等⑶修復零件；零件磨損、腐蝕和疲勞失效常發(fā)生在表面。通過表面技術(shù)修復、強化使機械零件翻新如初，從而節(jié)省了大量資源和經(jīng)費，并極大地減少了環(huán)境污染及廢物的處理。（排水管道、飛機發(fā)動機壓氣機葉片）⑷提高制品或零件的裝飾性能；表面處理技術(shù)可以賦予金屬材料表面不同的光亮度、色彩和花紋，如金屬表面光亮鍍、表面拋光、表面著色、美術(shù)裝飾漆膜等，這些技術(shù)的應用極大地改善和美化了人類的生活。3、電化學脫脂的原理是什么？電化學脫脂在工廠中又稱為電解脫脂或電凈，脫脂速度和效果都遠好于化學脫脂，是生產(chǎn)中最常用的脫脂方法。它是將掛在陰極或陽極的金屬工件浸到電解液中，并通以直流電，使油脂與工件分離的工藝過程。當金屬受直流電的作用發(fā)生極化作用，使金屬一溶液界面張力降低，溶液易于潤濕并滲入油膜下的工件表面。同時，析出大量氫或氧對油膜猛烈地撞擊和撕裂，對溶液產(chǎn)生強烈攪拌，加強油膜表面溶液的更新，油膜被分散成細小油珠，脫離工件表面而進入溶液中形成乳濁液。4、活化的實質(zhì)和目的是什么？工件在經(jīng)過脫脂和除銹后，在進行表面處理之前，要進行活化處理，其實質(zhì)就是弱浸蝕。目的是經(jīng)過在弱浸蝕液中短時間的輕微腐蝕作用，使工件表面活化，露出金屬的組織，以保證涂覆層與基體結(jié)合牢固。因為活化所用溶液濃度較小，不會對工件表面粗糙度造成影響。5、化學鍍與普通電鍍相比，具有哪些特點？（1）不需要外加直流電源設(shè)備（2）鍍層致密，孔隙少（3）不存在電力線分布不均勻的影響，對形狀復雜的鍍件，也能獲得厚度均勻的鍍層（4）可在金屬、非金屬、半導體等不同基材上鍍覆（5）使用溫度高，壽命短，且溶液的維護、調(diào)整和再生都比較麻煩。6、簡述感應淬火的特點和應用。特點：高頻感應加熱時，鋼的奧氏體化是在較大的過熱度（Ac3以上80°C?150°C）進行的，因此晶核多，且不易長大，組織細小。表面層淬火得馬氏體后，由于體積膨脹在工件表面層造成較大的殘余壓應力，顯著提高工件的疲勞強度。因加熱速度快，沒有保溫時間，工件的氧化脫碳少。另外，由于內(nèi)部未加熱，工件的淬火變形也小。加熱溫度和淬硬層厚度（從表面到半馬氏體區(qū)的距離）容易控制，便于實現(xiàn)機械化和自動化。工藝設(shè)備較貴，維修調(diào)整困難，對于形狀復雜的零件的感應器不易制造。應用：一般用于中碳鋼和中碳低合金鋼，如40、45、40Cr、40MnV鋼等。用于齒輪、軸類零件的表面硬化，提高耐磨性。某些情況下，感應淬火也應用于高碳工具鋼、低碳合金工具鋼及鑄鐵等工件。7、金屬表面轉(zhuǎn)化膜有哪些主要用途？金屬表面轉(zhuǎn)化膜能提高金屬表面的耐蝕性、減摩性、耐磨性和裝飾性，還能提高有機涂層的附著性和抗老化性，用作涂裝底層。此外，有些表面轉(zhuǎn)化膜提高金屬表面的絕緣性和防爆性。（1）防銹用化學轉(zhuǎn)化膜主要用于以下兩種情況：對部件有一般的防銹要求，如涂防銹油等，轉(zhuǎn)化膜作為底層很薄時即可應用；對部件有較高的防銹要求，部件又不受撓曲、沖擊等外力作用，轉(zhuǎn)化膜要求均勻致密，且以厚者為佳。（2）耐磨用化學轉(zhuǎn)化膜廣泛地應用于金屬與金屬面互相摩擦的部位。（3）作為涂裝底層的化學膜要求膜層致密、質(zhì)地均勻、薄厚適宜、晶粒細小。（4）塑性加工金屬材料表面形成磷酸鹽膜后再進行塑性加工，例如進行鋼管、鋼絲等冷拉伸，是磷酸鹽膜層最新的應用領(lǐng)域之一。8、簡述等離子弧堆焊的特點和應用特點：與其他堆焊熱源相比，等離子弧溫度高，能量集中，燃燒穩(wěn)定，能迅速而順利地堆焊難熔材料，生產(chǎn)率高。由于堆焊材料的送進和等離子弧的調(diào)節(jié)是獨立進行的，因此等離子弧堆焊熔深可調(diào)節(jié)，稀釋率很低，堆焊層的結(jié)合強度和質(zhì)量高。等離子弧堆焊的主要缺點是設(shè)備復雜，堆焊成本高，堆焊時會產(chǎn)生噪聲、輻射和臭氧污染等。應用：等離子弧堆焊主要適用于質(zhì)量要求高、批量大的零件的表面堆焊。9熱噴涂層在結(jié)構(gòu)上有哪些特點？噴涂層的形成過程決定了涂層的結(jié)構(gòu)，噴涂層是由無數(shù)變形粒子互相交錯呈波浪式堆疊在一起的層狀組織結(jié)構(gòu)涂層的性能具有方向性，垂直和平行涂層方向上的性能是不一致的。部分孔隙或空洞，其孔隙率一般在4%—20%之間。涂層中伴有氧化物和夾雜。涂層經(jīng)適當處理后，結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化。如涂層經(jīng)重熔處理，可消除涂層中氧化物夾雜和孔隙，層狀結(jié)構(gòu)變成均質(zhì)結(jié)構(gòu)，與基體表面的結(jié)合狀態(tài)也發(fā)生變化。10電弧噴涂和火焰噴涂相比，有哪些特點？（1）熱效率高：火焰噴涂時，燃燒火焰產(chǎn)生的熱量大部分散失到空氣中和冷卻系統(tǒng)中，熱能利用率只有5%?15%。而電弧噴涂是將電能直接轉(zhuǎn)化為熱能來熔化金屬，熱能自用率可高達60%?70%。（2）涂層結(jié)合強度高：一般來說，電弧噴涂比火焰噴涂粉末粒子含熱量更大一些，粒子飛行速度也較快，因此，熔融粒子打