表面技術(shù)改性在汽車中的應(yīng)用(DOC 48頁)

表面技術(shù)改性在汽車中的應(yīng)用單位：馬關(guān)縣民族職業(yè)高級中學(xué)姓名：張豪志時間：2015年12月 目錄摘 要IAbstractII前 言1第一章 材料表面改性技術(shù)的概念及發(fā)展現(xiàn)狀21.1 表面技術(shù)21.2 材料表面改性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀31.2.1 表面改性技術(shù)的概述31.2.2 現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢4第二章 材料表面改性技術(shù)的分類及特點72.1 電化學(xué)方法72.1.1 電鍍72.1.2 陽極氧化82.2 化學(xué)方法92.2.1 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理92.2.2 化學(xué)鍍102.3 熱加工方法112.3.1 熱浸鍍112.3.2 熱噴涂122.3.3 熱燙印122.3.4 堆焊132.4 真空法132.4.1 物理氣相沉積（PVD）142.4.2 化學(xué)氣相沉積（CVD）142.5 其它方法162.5.1 涂裝162.5.2 激光表面處理17 2.5.3 電泳及靜電噴涂19第三章 表面改性技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用213.1 汽車零件的真空熱處理技術(shù)213.2 應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的離子氮化技術(shù)223.2.1 離子氮化及優(yōu)點233.2.2 零件離子氮化處理后的常見缺陷243.2.3 離子氮化后零件的腫脹現(xiàn)象及防治對策253.2.4 離子氮化脈沖電源的優(yōu)點263.2.5 離子氮化前預(yù)先熱處理工藝的制訂原則273.3 汽車典型零件的表面改性技術(shù)29第四章 最新表面技術(shù)的應(yīng)用314.1 制造行業(yè)314.1.1 機械行業(yè)314.1.2 鑄造工業(yè)324.2 加工行業(yè)324.3 其他行業(yè)334.3.1 航空、航天行業(yè)334.3.2 電力行業(yè)334.3.3 汽車與機車的制造與維修行業(yè)34第五章 表面改性技術(shù)在汽車工業(yè)中應(yīng)用的發(fā)展趨勢355.1 DLC在汽車中的應(yīng)用355.1.1 DLC膜的本身特性和優(yōu)異性能355.1.2 DLC膜在機械功能領(lǐng)域上的應(yīng)用375.2 陽極氧化技術(shù)在汽車中的應(yīng)用385.3 激光處理技術(shù)在汽車中的應(yīng)用39第六章 結(jié)論41總結(jié)與體會42參考文獻(xiàn)：44 摘 要表面改性技術(shù)（Surface Modified Technique）是采用化學(xué)的、物理的方法改變材料或工件表面的化學(xué)成分或組織結(jié)構(gòu)，以提高機器零件或材料性能的一類表面改進(jìn)技術(shù)。本論文以表面技術(shù)的分類及其特點和具體的方法為方向，重點總結(jié)表面技術(shù)如何在汽車領(lǐng)域中應(yīng)用。分析了電化學(xué)、化學(xué)、熱加工法、真空法、離子氮化技術(shù)、激光表面處理和DLC膜等表面技術(shù)在汽車中的應(yīng)用，歸納了國內(nèi)外表面技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，最終總結(jié)出DLC膜、陽極氧化技術(shù)和激光表面處理等表面技術(shù)應(yīng)該在汽車行業(yè)中廣泛應(yīng)用，有利于提高汽車零件耐磨性等，以便于延長汽車的使用壽命。關(guān)鍵字：表面改性技術(shù)，汽車，陽極氧化，離子氮化技術(shù)，DLC 膜。AbstractSurface modification technology ( Surface Modified Technique ) is the use of chemical, physical method to change the material or the workpiece surface chemical composition or structure, to improve the machine parts or material properties of a surface modified technology. In this paper the classification and characteristics of surface technology and specific method for the direction, focus on summing up the surface how technology application in automobile manufacturing industry. Analysis of the electrochemical, chemical, thermal processing method, vacuum method, ion nitriding technology, laser surface treatment and DLC film surface technology application in automobile, summed up the domestic and international surface technology development status and trend of development, then summarizes the DLC film, anodic oxidation technology and laser surface treatment, surface technology should be in the car widely used in industry, is helpful to improve the car parts such as wear resistance, so as to prolong the service life of automobile.Keywords:Surface Modification technology, Car, Anodic oxidation, Ion nitriding technology, DLC film.前 言表面改性技術(shù)（Surface Modified Technique）是采用化學(xué)的、物理的方法改變材料或工件表面的化學(xué)成分或組織結(jié)構(gòu)以提高機器零件或材料性能的一類表面強化技術(shù)。表面技術(shù)在當(dāng)今社會中無處不在，在各行各業(yè)中都有表面技術(shù)的應(yīng)用。表面技術(shù)雖然不能說是什么新興技術(shù)了，但是它的發(fā)展還沒到頂峰，還有廣闊的發(fā)展空間。所以我們要來研究它，繼續(xù)的開發(fā)它，讓表面技術(shù)在我們這一代更進(jìn)一步。材料表面技術(shù)在各個領(lǐng)域中都有應(yīng)用，本論文主要是研究它在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，其實表面技術(shù)并沒有想象的那么神秘。當(dāng)然不同的部件需要用不同的表面技術(shù)來處理。例如，給自己的愛車貼防爆膜就是一種表面技術(shù)，還有烤漆等等。這些是很常見的，只是過于平凡所以沒有注意而已。當(dāng)然這是在汽車行業(yè)中的，還有很多都是生活中常見的，只要留心，就會發(fā)現(xiàn)，其實表面技術(shù)沒什么神秘的。本論文通過對表面技術(shù)的概念以及其現(xiàn)在的發(fā)展現(xiàn)狀，還有表面技術(shù)的分類，以及用什么方法來實現(xiàn)表面改性做了新的詮釋，以及在各行各業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，還有研究討論它如何應(yīng)用在我們的汽車行業(yè)中的，以及它的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。掌握表面改性技術(shù)對提高汽車關(guān)鍵部件的使用壽命意義重大，還有對我國汽車行業(yè)發(fā)揮的作用。通過對材料表面改性技術(shù)在汽車工業(yè)中應(yīng)用的總結(jié)研究，可為其更好的應(yīng)用到現(xiàn)實生產(chǎn)中打下良好的理論基礎(chǔ)。希望對我國汽車行業(yè)有幫助，讓表面技術(shù)能夠在這個行業(yè)中得到充分應(yīng)用。 第1章 材料表面改性技術(shù)的概念及發(fā)展現(xiàn)狀表面改性技術(shù)是采用化學(xué)的、物理的方法改變材料或工件表面的化學(xué)成分或組織結(jié)構(gòu)，以提高機器零件或材料性能的一類表面強化技術(shù)。它包括化學(xué)熱處理(滲氮、滲碳、滲金屬等)；表面涂層(低壓等離子噴涂、低壓電弧噴涂）、激光重熔復(fù)合等；薄膜鍍層(物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等)和非金屬涂層技術(shù)等。1.1 表面技術(shù) 表面技術(shù)是表面處理、表面涂（鍍）層及表面改性的總稱，是通過運用各種物理、化學(xué)或機械工藝過程，來改變基材表面狀態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)或形成特殊覆層，使基體表面具有某種特殊性能（耐高溫性、耐磨性、抗高壓性等等），從而達(dá)到特定使用要求的方法?，F(xiàn)在表面技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，在各行各業(yè)中都有表面技術(shù)的應(yīng)用。表面技術(shù)提高了材料抵御環(huán)境作用的能力，賦予材料表面某種功能特性（如光、電、磁、熱、聲、吸附、分離等各種物理和化學(xué)性能），制造特殊構(gòu)件、零部件和元器件等。表面技術(shù)主要通過兩種途徑來實現(xiàn)：(1) 施加各種覆蓋層。采用各種涂層技術(shù)，包括電鍍、化學(xué)鍍、涂裝、粘結(jié)、堆焊、熔結(jié)、熱噴涂、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、分子束外延制膜和離子束合成薄膜技術(shù)等實現(xiàn)。(2) 用機械、物理、化學(xué)等方法，改變材料表面的形貌、化學(xué)成分、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài)或應(yīng)力狀態(tài)，主要有噴丸強化、表面熱處理、化學(xué)熱處理、等離子擴滲處理、激光表面處理、電子束表面處理和離子注入表面改性等方法。 表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，賦予其表面新的性能，如親水性、生物相容性、抗靜電性能、染色性能等。表面改性的方法有很多，大體上可以歸結(jié)為：表面化學(xué)反應(yīng)法、表面接枝法、表面復(fù)合化法等。 現(xiàn)代材料表面改性技術(shù)是跨學(xué)科、跨行業(yè)、跨世紀(jì)的新興領(lǐng)域，包含了表面物理、固體物理、等離子物理、表面化學(xué)、有機及無機化學(xué)、電化學(xué)、冶金學(xué)、金屬材料學(xué)、高分子材料學(xué)、硅酸鹽材料學(xué)以及物質(zhì)的傳輸、熱的傳遞等多門學(xué)科的邊緣學(xué)科技術(shù)。各門學(xué)科之間互相彌補、互相滲透、互相交融，取長補短，日益完善，逐漸形成一門別具特色和有著自己模式的新興學(xué)科。表面改性技術(shù)通過對基體材料表面采用化學(xué)的、物理的方法改變材料或工件表面的化學(xué)成分或組織結(jié)構(gòu)以提高機器零件或材料性能。它包括化學(xué)熱處理（滲氮、滲碳、滲金屬等）、表面涂層（低壓等離子噴涂、低壓電弧噴涂）、激光重熔復(fù)合等薄膜鍍層（物理氣相積、化學(xué)氣相沉積等）和非金屬涂層技術(shù)等。這些用以強化零件或材料表面的技術(shù)，賦予零件耐高溫、防腐蝕、耐磨損、抗疲勞、防輻射、導(dǎo)電、導(dǎo)磁等各種新的特性，使原來在高速、高溫、高壓、重載、腐蝕介質(zhì)環(huán)境下工作的零件，提高了可靠性、延長了使用壽命，具有很大的經(jīng)濟意義和推廣價值。1.2 材料表面改性技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 表面改性技術(shù)的概述 新型表面功能覆層技術(shù)，包括低溫化學(xué)表面涂層技術(shù)及超深層表面改性技術(shù)，它運用物理、化學(xué)或物理化學(xué)相結(jié)合等技術(shù)手段來改變“材料及其制件表面成份和組織結(jié)構(gòu)”，其特點是保持基體材料固有的特征，又賦予表面化所要求的各種性能，從而適應(yīng)各種技術(shù)和服役環(huán)境對材料的特殊要求，因而它是制造和材料學(xué)科最為活躍的技術(shù)領(lǐng)域，又是涉及表面處理與涂層技術(shù)的交叉學(xué)科。其最大的優(yōu)勢在于能以極少的材料和能源消耗制備出基體材料難以甚至無法獲得的性能優(yōu)異的表面薄層，從而獲得最大的經(jīng)濟效益，它是一種優(yōu)質(zhì)高效的表面改性與涂層技術(shù)。優(yōu)質(zhì)、高效的表面改性與涂層技術(shù)其范圍廣闊：如熱化學(xué)表面技術(shù)；物理氣相沉積；化學(xué)氣相沉積；物理化學(xué)氣相沉積技術(shù)；高能等離體表面涂層技術(shù)；金剛石薄膜涂層；多元多層復(fù)合涂層技術(shù)；表面改性及涂層性能預(yù)測及剪栽技術(shù)；性能測試與壽命評估等等。 新型低溫化學(xué)氣相沉積技術(shù)引入等離子體增強技術(shù)，圖1-1所示為其工作過程及其裝置，使其溫度降至600以下，獲得硬質(zhì)耐磨涂層新工藝，所生產(chǎn)的高強度、高性能的涂層工藝，在高速、重負(fù)荷、難加工領(lǐng)域中有其特殊的作用。超深層表面改性技術(shù)可應(yīng)用于絕大多數(shù)熱處理件和表面處理件，可替代高頻淬火，碳氮共滲，離子滲氮等工藝，得到更深的滲層，更高的耐磨性，產(chǎn)品壽命劇增，可產(chǎn)生突破性的功能變化。 圖1-1 新型低溫氣相沉積裝置及工作過程1.2.2 現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢 隨著基礎(chǔ)工業(yè)及高新技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展，對優(yōu)質(zhì)、高效表面改性及涂層技術(shù)的需求向縱深延伸，國內(nèi)外在該領(lǐng)域與相關(guān)學(xué)科相互促進(jìn)的局勢下，在諸如“熱化學(xué)表面改性”、“高能等離子體表面涂層”、“金剛石薄膜涂層技術(shù)”以及“表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測”等方面都有著突破的進(jìn)展。 （1）熱化學(xué)表面改性技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 國外近年來重視對“可控氣氛”條件和真空條件下的滲碳，碳氮共滲等技術(shù)的研究，并已實現(xiàn)工業(yè)化。而在我國應(yīng)用很少，相關(guān)的技術(shù)研究工作亦不夠?？煽貧夥諠B碳和真空滲碳技術(shù)是顯著縮短生產(chǎn)周期，節(jié)能、省時，同時可提高工件質(zhì)量，不氧化、不脫碳，保證零件表面耐腐蝕和抗疲勞性，并減少熱處理后機加工余量及清理工時。 目前國際上碳勢控制和監(jiān)測，滲層布型控制等方面的研究成果已應(yīng)用于實際生產(chǎn)，并用計算機進(jìn)行在線動態(tài)控制。 （2）PVD、CVD技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢各種氣相沉積是當(dāng)前世界上著名研究機構(gòu)和大學(xué)競相開展的具有挑戰(zhàn)的性的研究課題。目前該技術(shù)在信息、計算機、半導(dǎo)體、光學(xué)儀器等產(chǎn)業(yè)及電子元器件、光電子器件、太陽能電池、傳感器件等制造中應(yīng)用十分廣泛，在機械工業(yè)中，制作硬質(zhì)耐磨鍍層、耐腐蝕鍍層、熱障鍍層及固體潤滑鍍層等方面也有較多的研究和應(yīng)用，其中TiN等鍍膜刀具的普及已引起切削領(lǐng)域中的一場革命，金剛石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也十分火熱，并已向?qū)嵱没矫嫱七M(jìn)。 在不同PVD（物理氣相沉積）、CVD(化學(xué)氣體沉積)工藝的基礎(chǔ)上，通過發(fā)展和復(fù)合很多新的工藝和設(shè)備，如IBAD（離子束輔助沉積）、PCVD（等離子化學(xué)氣體沉積）與空心陰極多弧復(fù)合離子鍍膜裝置、離子注入與油濺射鍍或蒸鍍的復(fù)合裝置、等離子體浸沒式離子注裝置等不斷將該類技術(shù)推向新的高度。與國外的發(fā)展相比，我國在上述方面雖研究較多，但水平有較大差異，在實用化方面差距更大。 （3）高能等離子體表面涂層技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 該技術(shù)是增加表面物理化學(xué)反應(yīng)，獲取特殊性能覆蓋層。其核心是更有效地增強和控制陰極電弧等離子體的產(chǎn)生和作用，美國、日本、德國大力發(fā)展該技術(shù)。等離子體增強電化學(xué)表面改性技術(shù)，是目前國際上較活躍的開發(fā)研究領(lǐng)域，對于鋁、鈦等材料，通過等離子體調(diào)光放電手段，增強電化學(xué)處理效果，在金屬表面上生成致密氧化鋁和其它氧化物陶瓷膜層，可使基體具有極高性能表面，是先進(jìn)制造工藝的前沿技術(shù)，在機加工用刀具和模具行業(yè)也有很了的應(yīng)用前景。 （4）金剛石薄膜涂層技術(shù) 薄的金剛石薄膜，可提高工件的使用性能，并滿足一些特殊條件的需求。近年來，由于金剛石薄膜的優(yōu)異性能以及廣泛的應(yīng)用前景，日本、美國、西歐均進(jìn)行大量的研究工作，并開發(fā)了多種金剛石涂層工藝技術(shù)，已在國內(nèi)外掀起金剛石涂層研究的熱潮。尤其是在提高金剛石涂層和基體結(jié)合強度，大面積快速沉積金剛石涂層技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)涂層金剛石薄膜設(shè)備系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)方面國外已取得突破性進(jìn)展，美國、瑞典等國已推出金剛石金屬切削工具供應(yīng)市場，而我國該技術(shù)還沒有達(dá)到實用水平，急待開發(fā)并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。 （5）多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢單一的表面涂層不能滿足表面工程設(shè)計中苛刻的工況條件，任何表面處理均有其不同的優(yōu)缺點，因為利用不同涂層材料的性能優(yōu)點，在基體表面形成多元多層復(fù)合涂層（含萬分漸變的梯度層）具有重大的意義，如圖1-2所示為多層涂層，不同顏色的代表不同的涂層。國外已開展單層涂層厚度為納米級，層數(shù)在100層以上的多元多層復(fù)合涂層技術(shù)的研究，所制備的涂層具有較高的耐腐性、韌性和強度，和基體的結(jié)合強度也好，表面粗糙度低，這對直精高速工削機械加工十人有利。國外已列入主要發(fā)展方面，予計在納米級精細(xì)涂層材料研究和應(yīng)用領(lǐng)域會有新的突破。因為復(fù)合涂層技術(shù)具有抗磨損、抗高溫氧化腐蝕、隔熱等功能，能擴大涂層制品使用范圍，延長使用壽命，是一項在下一世紀(jì)會得到迅速發(fā)展的技術(shù)。我國目前已開始研究，并取得初步成果，但還存在一些問題有待于解決。 圖 1-2 多元多層復(fù)合涂層 （6）表面改性與涂層工藝模擬和性能預(yù)測的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢表面改性與涂層技術(shù)作為表面工程的重要組成部分，已經(jīng)滲透到傳統(tǒng)工業(yè)與高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門，根據(jù)應(yīng)用的要求反過來又促進(jìn)表面功能覆層技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。根據(jù)使用要求，對材料表面進(jìn)行設(shè)計、對表面性能參數(shù)進(jìn)行剪裁，使之符合特定要求，并進(jìn)一步實現(xiàn)對表面覆蓋層的組織結(jié)構(gòu)和性能和預(yù)測等，已成為該領(lǐng)域重要研究方向。國外已對PVD、CVD以及其它表面改性方法開展計算機模擬研究，針對CVD過程進(jìn)行模擬，采用宏觀和微觀多層次模型，對工藝和涂層各種性能和基體的結(jié)合力進(jìn)行模擬和預(yù)測；對滲碳，滲氮工件滲層性能應(yīng)力等進(jìn)行計算機模擬等等，人們可以更好地控制和優(yōu)化工藝過程。我國這方面的研究剛處地起步階段。 第二章 材料表面改性技術(shù)的分類及特點 表面技術(shù)有著十分廣泛的內(nèi)容，僅從一個角度進(jìn)行分類難于概括全面，目前也沒有統(tǒng)一的分類方法。不能簡單的從物理或者化學(xué)兩方面來給它分類，在不同材料中要用不同的方法，有的是單純的物理的方法，有的是單純的化學(xué)的方法，有的是物理和化學(xué)共用的。2.1 電化學(xué)方法 這種方法是利用電極反應(yīng)，在工件表面形成鍍層。其中主要的方法有：電鍍、陽極氧化等。2.1.1 電鍍利用電解作用在機械制品上沉積出附著良好的、但性能和基體材料不同的金屬覆層的技術(shù)。電鍍層比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾個微米到幾十微米不等。通過電鍍，可以在機械制品上獲得裝飾保護(hù)性和各種功能性的表面層，還可以修復(fù)磨損和加工失誤的工件。鍍層大多是單一金屬或合金，如鋅、鎘、金或黃銅、青銅等；也有彌散層，如鎳-碳化硅、鎳-氟化石墨等；還有覆合層，如鋼上的銅-鎳-鉻層、鋼上的銀銦層等。電鍍的基體材料除鐵基的鑄鐵、鋼和不銹鋼外，還有非鐵金屬，如ABS塑料、聚丙烯、聚砜和酚醛塑料，但塑料電鍍前，必須經(jīng)過特殊的活化和敏化處理。電鍍分為掛鍍、滾鍍、連續(xù)鍍和刷鍍等方式，主要與待鍍件的尺寸和批量有關(guān)。掛鍍適用于一般尺寸的制品，如汽車的保險杠，自行車的車把等。滾鍍適用于小件，如緊固件、墊圈、銷子等。連續(xù)鍍適用于成批生產(chǎn)的線材和帶材。刷鍍適用于局部鍍或修復(fù)。電鍍液有酸性的、堿性的和加有鉻合劑的酸性及中性溶液，無論采用何種鍍覆方式，與待鍍制品和鍍液接觸的鍍槽、吊掛具等應(yīng)具有一定程度的通用性。 （1）鍍層分類 鍍層分為裝飾保護(hù)性鍍層和功能性鍍層兩類。 裝飾保護(hù)性鍍層：主要是在鐵金屬、非鐵金屬及塑料上的鍍鉻層，特別是鋼的銅-鎳-鉻層，鋅及鋼上的鎳-鉻層。為了節(jié)約鎳，人們已能在鋼上鍍銅-鎳/鐵-高硫鎳-鎳/鐵-低固分鎳-鉻層。與鍍鉻層相似的錫/鎳鍍層，可用于分析天平、化學(xué)泵、閥和流量測量儀表上。 （2）功能性鍍層：這種鍍層種類很多，如： 提高與軸頸的相容性和嵌入性的滑動軸承罩鍍層，鉛-錫，鉛-銅-錫，鉛-銦等復(fù)合鍍層； 用于耐磨的中、高速柴油機活塞環(huán)上的硬鉻鍍層，這種鍍層也可用在塑料模具上，具有不粘模具和使用壽命長的特點； 在大型人字齒輪的滑動面上鍍銅，可防止滑動面早期拉毛； 用于防止鋼鐵基體遭受大氣腐蝕的鍍鋅； 防止?jié)B氮的銅錫鍍層； 用于收音機、電視機制造中釬焊并防止鋼與鋁間的原電池腐蝕的錫-鋅鍍層。適用于修復(fù)和制造的工程鍍層，有鉻、銀、銅等，它們的厚度都比較大，硬鉻層可以厚達(dá)300m。2.1.2 陽極氧化陽極氧化（Anodic oxidation）：金屬或合金的電化學(xué)氧化。鋁及其合金在相應(yīng)的電解液和特定的工藝條件下，由于外加電流的作用下，在鋁制品（陽極）上形成一層氧化膜的過程.陽極氧化如果沒有特別指明，通常是指硫酸陽極氧。如圖2-1所示，將金屬或合金的制件作為陽極，采用電解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金屬氧化物薄膜改變了表面狀態(tài)和性能，如表面著色，提高耐腐蝕性、增強耐磨性及硬度，保護(hù)金屬表面等。例如鋁陽極氧化，將鋁及其合金置于相應(yīng)電解液(如硫酸、鉻酸、草酸等)中作為陽極，在特定條件和外加電流作用下，進(jìn)行電解。陽極的鋁或其合金氧化，表面上形成氧化鋁薄層，其厚度為520m，硬質(zhì)陽極氧化膜可達(dá)60200m。陽極氧化后的鋁或其合金，提高了其硬度和耐磨性，可達(dá)250500kg/mm2，良好的耐熱性，硬質(zhì)陽極氧化膜熔點高達(dá)2320K，優(yōu)良的絕緣性，耐擊穿電壓高達(dá)2000V，增強了抗腐蝕性能，在=0.03NaCl鹽霧中經(jīng)幾千小時不腐蝕。氧化膜薄層中具有大量的微孔，可吸附各種潤滑劑，適合制造發(fā)動機氣缸或其他耐磨零件；膜微孔吸附能力強可著色成各種美觀艷麗的色彩。有色金屬或其合金（如鋁、鎂及其合金等）都可進(jìn)行陽極氧化處理，這種方法廣泛用于機械零件，飛機汽車部件，精密儀器及無線電器材，日用品和建筑裝飾等方面。功用：防護(hù)性、裝飾性、絕緣性、提高與有機圖層的結(jié)合力、提高與無機覆蓋層的結(jié)合力。 圖 2-1 金屬陽極氧化2.2 化學(xué)方法 這種方法是無電流作用，利用化學(xué)物質(zhì)相互作用，在工件表面形成鍍覆層。其中主要的方法是：化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理、化學(xué)鍍等。2.2.1 化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理 在電解質(zhì)溶液中，金屬工件在無外電流作用，由溶液中化學(xué)物質(zhì)與工件相互作用從而在其表面形成鍍層的過程，稱為化學(xué)轉(zhuǎn)化膜處理。（1）化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的分類按基材分：鋁材、鋅材、鋼材、鎂材、鈦材和銅材轉(zhuǎn)化膜；按工藝分：陽極氧化膜、磷化膜、鈍化膜、著色膜、化學(xué)氧化膜等；按用途分：裝飾性膜、防護(hù)性膜、減摩性膜、耐摩性膜、絕緣性膜、打底膜等。（2）化學(xué)轉(zhuǎn)化膜的方法化學(xué)轉(zhuǎn)化膜常用的處理方法有：浸漬法、電解法、噴涂法、刷涂法等。電解法：以陽極氧化為主，即工件與直流電源（或交流電源）的正極相連，廣泛應(yīng)用于鋁、鎂、鈦為基材的各種單金屬或合金的氧化處理；浸漬法：即直接浸入藥液中，在相應(yīng)的溫度下進(jìn)行處理。由于沒有電解法所存在的電流分布問題，其廣泛應(yīng)用于處理形狀復(fù)雜的、不同材質(zhì)的表面轉(zhuǎn)化處理，如鋼材的化學(xué)氧化（發(fā)藍(lán)、發(fā)黑）、鋁的化學(xué)氧化、鋅的鈍化、多種材料的磷化等等；噴淋法：其原理與浸漬法相似，也屬于化學(xué)處理法。主要用于形狀復(fù)雜、表面府蝕較輕的零件，適用于批量生產(chǎn)或自動化作業(yè)；刷涂法：即直接在工件上進(jìn)行刷涂，其成本低，但質(zhì)量不易保證，主要用于局部處理。2.2.2 化學(xué)鍍化學(xué)鍍就是在不通電的情況下，利用氧化還原反應(yīng)在具有催化表面的鍍件上，獲得金屬合金的方法。它是新近發(fā)展起來的一門新技術(shù)。美、英、日、德等國，其工業(yè)產(chǎn)值正以每年15%的速度遞增。它廣泛地應(yīng)用于機械、電子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航天等工業(yè)部門，是一項很有發(fā)展前途的高新技術(shù)之一。其特點如下： （1）表面硬度高，耐磨性能好： 其表面硬度可在Hv0.1 =550-1100kg/mm2 （相當(dāng)于HRc =55-72）的范圍內(nèi)任意控制選擇。處理后的機械部件，耐磨性能好，使用壽命長，一般可提高3-4倍，有的可達(dá)8 倍以上。 （2）硬化層的厚度極其均勻，處理部件不受形狀限制，不變形。 特別適用于形狀復(fù)雜、深盲孔及精度要求高的細(xì)小及大型部件的表面強化處理。 （3）有優(yōu)良的抗腐蝕性能： 它在許多酸、堿、鹽、氨和海水中具有很好的耐蝕性，其耐蝕性比不銹鋼要優(yōu)越得多，如表2-2所示。表2-2 Ni-12P 合金鍍層在下列介質(zhì)中的腐蝕速率 腐蝕介質(zhì)溫度 腐蝕速率（mm/年）Ni-12P合金銹鋼不銹鋼 Cr18Ni9Ti 42% NaOH沸騰 0.048 1.545% NaOH20 沒有0.537% HCl30 0.141.5-1.810% H2SO430 0.031 1.510% H2SO470 0.048 1.5水（海水）3.5% 鹽95 沒有0.5-1.440% HF30 0.0141 1.5 （4）處理后的部件，表面光潔度高，表面光亮，不需重新機械加工和拋光，即可直接裝機使用。 （5）鍍層與基體的結(jié)合力高，不易剝落，其結(jié)合力比電鍍硬鉻和離子鍍要高。 （6）可處理的基體材料：理材料有各種模具合金鋼、不銹鋼、銅、鋁、鋅、鈦、塑料、尼龍、玻璃、橡膠、粉末、木頭等。2.3 熱加工方法 這種方法是在高溫條件下令材料熔融或熱擴散，在工件表面形成涂層。其主要方法有一下幾種：熱浸鍍、熱噴涂、化學(xué)熱處理、堆焊等等。2.3.1 熱浸鍍金屬工件放入熔融金屬中，令其表面形成涂層的過程，稱為熱浸鍍，如熱鍍鋅、熱鍍鋁等。熱浸鍍鋅的特點: 整個鋼材表面均受到保護(hù),無論在凹陷處管件內(nèi)，任何其它涂層很難進(jìn)入的角落,溶化鋅均很容易均勻的覆蓋上。鍍鋅層的硬度值比鋼材還大。最上層的 Eta layer 只有 70 DPN 硬度,故易受碰撞而凹入，但下層Zeta layer 及Delta layer 分別有179及 211 DPN 硬度值比鐵材的 159 DPN 硬度值最還高，故其抗沖擊及抗磨耗性均相當(dāng)良好。在邊角區(qū)，鋅層往往比其它地方還厚，且有良好的韌性及抗磨耗性。而其它涂層在此邊角處，往往是最薄最不易施工，最易受傷害處，故常須再維護(hù)。即使因受很大的機械傷害或其它原因。造成一小部份的鋅層脫落，將鐵基裸露，此時，周圍鋅層就會發(fā)揮犧牲陽極的功能，來保護(hù)此處鋼鐵，使其不受侵蝕。而其它涂層則剛好相反，銹會馬上生成，且迅速漫延至涂層下面，引起涂層剝落。鋅層在大氣中的消耗是非常緩慢的，約為鋼鐵腐蝕速率的1/17至1/18，且是可預(yù)估的，其壽命遠(yuǎn)超過其它任何涂層。鍍層壽命在某一特定的環(huán)境下，主要視鍍層厚度而定。而鍍層厚度又受鋼鐵厚度而決定，即越厚的鋼鐵易得較厚的鍍層，故同一個鋼構(gòu)中厚的鋼鐵部位一定也得到較厚的鍍層，以保證得到更長的壽命。因美觀、藝術(shù)，或在特定嚴(yán)重腐蝕環(huán)境使用時，鍍鋅層可再施以上漆處理，只要漆的系統(tǒng)選用正確、施工容易，其防蝕效果比單獨上漆及熱浸鋅壽命加起來還要好上 1.52.5 倍。2.3.2 熱噴涂如圖2-4所示為離子熱噴涂，以及離子熱噴涂的工藝過程，將熔融金屬霧化，噴涂于工件表面，形成涂層的過程，稱為熱噴涂，如熱噴涂鋅、熱噴涂涂鋁等。優(yōu)點： 基體材料不受限制，可以是金屬和非金屬，可以在各種基體材料上噴涂；可噴涂的涂層材料極為廣泛，熱噴涂技術(shù)可用來噴涂幾乎所有的固體工程材料，如硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬、石墨等；噴涂過程中基體材料溫升小，不產(chǎn)生應(yīng)力和變形； 操作工藝靈活方便，不受工件形狀限制，施工方便；涂層厚度可以從0.01mm至幾毫米； 涂層性能多種多樣，可以形成耐磨、耐蝕、隔熱、抗氧化、絕緣、導(dǎo)電、防輻射等具有各種特殊功能的涂層；適應(yīng)性強及經(jīng)濟效益好等優(yōu)點。圖 2-4 離子熱噴涂2.3.3 熱燙印將金屬箔加溫、加壓覆蓋于工件表面上，形成涂覆層的過程，稱為熱燙印，如熱燙印鋁箔等。優(yōu)點：(1) 質(zhì)量好，精度高，燙印圖像邊緣清晰、銳利；(2) 表面光澤度高，燙印圖案明亮、平滑；(3) 燙印箔的選擇范圍廣，不同顏色的燙印箔，不同光澤效果的燙印箔，適用于不同基材的燙印箔；(4) 熱燙印工藝有一個突出優(yōu)點：就是可以進(jìn)行立體燙印。采用電腦數(shù)控雕刻制版(CNC)方式制成立體燙印版，使?fàn)C印加工成的圖文具有明顯立體層次，在印刷品表面形成浮雕效果，產(chǎn)生強烈的視覺。2.3.4 堆焊如圖2-5所示為曲軸的堆焊，令熔敷金屬堆集于工件表面而形成焊層的過程，稱為堆焊，如堆焊耐磨合金等。堆焊零件冗雜、金屬類型多，被堆焊的零件品種單一，任務(wù)要求非常復(fù)雜，包括簡直全部類型的金屬，必需按照詳細(xì)狀況正確選用堆焊資料，才干使堆焊零件具有高的運用壽命。減小熔合比要取得預(yù)期的堆焊成分和效果，必需盡量增加母材的熔入量，減小熔合比，降低濃縮率。堆焊金屬與母資料差別大，堆焊金屬與母資料成分通常相差懸殊，為避免堆焊、焊后熱處置及零件運用進(jìn)程中發(fā)生開裂或剝離，堆焊金屬與母材應(yīng)有相近的線收縮系數(shù)和相變溫度。堆焊的成本比較低，而且效果和原來的基本相近。 圖 2-5 曲軸的堆焊2.4 真空法這種方法是在高真空狀態(tài)下令材料氣化或離子化沉積于工件表面而形成鍍層的過程。2.4.1 物理氣相沉積（PVD）物理氣相沉積是利用蒸發(fā)或濺射等物理形式，把材料從靶源移走，然后通過真空或半真空空間使這些攜帶能量的蒸發(fā)粒子沉積到基體或零件的表面，以形成膜層。 物理氣相沉積法主要有真空蒸鍍、陰極濺射和離子鍍。 （1）真空蒸鍍在真空中使金屬、合金或化合物蒸發(fā)，然后凝結(jié)在基體表面上的方法叫真空蒸鍍。鍍膜特點：（1）鍍膜由氣相沉積，均勻性好；（2）在真空條件下形成，純凈性好；（3）成膜過程簡單，工藝可精確控制。 （2）陰極濺射陰極濺射是利用高速正離子轟擊某一靶材（陰極），使靶材表面原子以一定能量逸出，然后在工件表面沉積的過程。陰極濺射與真空蒸鍍相比有如下特點：薄膜的結(jié)合力高；容易相成高熔點物質(zhì)的膜；可以在較大面積上得到均勻的薄膜；容易控制膜的組成；可以長時間地連續(xù)運轉(zhuǎn)；有良好的再現(xiàn)性；幾乎可以制造一切物質(zhì)的薄膜。 （3）離子鍍離子鍍借助于一種惰性氣體的輝光放電使欲鍍金屬或合金蒸發(fā)離子化，在帶負(fù)電荷的基體（工件）上形成鍍膜。 離子鍍膜的特點：離子鍍膜附著力強；均勻性好；取材廣泛且能相互搭配；整個工藝過程無污染。2.4.2 化學(xué)氣相沉積（CVD） CVD（Chemical Vapor Deposition，化學(xué)氣相淀積），指把含有構(gòu)成薄膜元素的氣態(tài)反應(yīng)劑或液態(tài)反應(yīng)劑的蒸氣及反應(yīng)所需其它氣體引入反應(yīng)室，在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成薄膜的過程。CVD的特點：淀積溫度低，薄膜成份易控，膜厚與淀積時間成正比，均勻性，重復(fù)性好，臺階覆蓋性優(yōu)良。圖2-6為金剛石噴射裝置示意圖。由于低壓氣相沉積法是在金剛石處于亞穩(wěn)態(tài)條件下合成金剛石的，因此在金剛石相析出的同時，還會伴隨有非金剛石相石墨的出現(xiàn)，后者的存在會抑制金剛石相的沉積，降低薄膜的質(zhì)量。因此，金剛石薄膜沉積技術(shù)的關(guān)鍵是能否抑制、去除石墨相。CH4氣在1200以下的溫度分解速度非常慢，而氣相沉積的溫度又要求控制在1200以下，因為在高真空中，金剛石在1300以上時便會逐漸石墨化，所以必須設(shè)法提高CH4在1200以下的分解速度，以得到實現(xiàn)金剛石沉積所必須的甲基CH3。金剛石中碳原子的外層電子處于SP3雜化狀態(tài)，而甲基CH3具有SP3雜化結(jié)構(gòu)，從而它就相當(dāng)于一個金剛石的活性種子，它分解便以金剛石的形式析出。在金剛石析出的同時，石墨也可能會沉積出來，要除去它必須依靠原子氫。CVD法中加入的碳?xì)浠衔镆粴錃饣旌蠚怏w，在低于常壓被加熱或放電時會生成原子氫。原子氫有抑制石墨碳與金剛石同時析出，促進(jìn)金剛石生長的作用。 圖 2-6 金剛石噴射裝置示意圖 （1）在中溫或高溫下，通過氣態(tài)的初始化合物之間的氣相化學(xué)反應(yīng)而形成固體物質(zhì)沉積在基體上。 （2）可以在常壓或者真空條件下進(jìn)行沉積，通常真空沉積膜層質(zhì)量較好。 （3）采用等離子和激光輔助技術(shù)可以顯著地促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，使沉積可在較低的溫度下進(jìn)行。 （4）涂層的化學(xué)成分可以隨氣相組成的改變而變化，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層。 （5）可以控制涂層的密度和涂層純度。 （6）繞鍍件好?？稍趶?fù)雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍膜。適合涂覆各種復(fù)雜形狀的工件。由于它的繞鍍性能好，所以可涂覆帶有槽、溝、孔，甚至是盲孔的工件。 （7）沉積層通常具有柱狀晶體結(jié)構(gòu)，不耐彎曲，但可通過各種技術(shù)對化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行氣相擾動，以改善其結(jié)構(gòu)。 （8）可以通過各種反應(yīng)形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物涂層。2.5 其它方法主要是機械的、化學(xué)的、電化學(xué)的、物理的方法。其中的主要方法有以下幾種。2.5.1 涂裝噴涂或刷涂方法，將涂料(有機或無機)涂覆于工件表面而形成涂層的過程，稱為涂裝，如噴漆、刷漆等。如圖2-7所示為汽車的噴涂過程，圖中為機械手臂正在進(jìn)行噴涂。圖 2-7 汽車的噴涂過程載重汽車的主要涂裝件是前部駕駛室，涂裝要求最高；其他部件如車廂、車架等涂裝要求比駕駛室低?？蛙嚨耐垦b與載貨汽車的涂裝有較大區(qū)別?？蛙囓嚿戆ù罅骸⒐羌?、車廂內(nèi)部、車身外表面，其中以車身外表面要求較高。車身外表面不但要求具有良好的保護(hù)性和裝飾性，而且噴涂面積大、平面多，有兩種以上的顏色，有時還有汽車色帶。因此，施工周期比載貨汽車長，施工要求比載貨汽車高，施工過程比載貨汽車復(fù)雜。轎車和小型旅行車，不論在表面裝飾性或底層保護(hù)性都比大型客車和載貨汽車的要求高。它的表面涂層屬于一級裝飾精度，具有美麗的外觀，光亮如鏡或光滑的表面，無細(xì)微的雜質(zhì)、擦傷、裂紋、起皺、起泡及肉眼可見的缺陷，并應(yīng)有足夠的機械強度。底面涂層屬于優(yōu)良保護(hù)層，應(yīng)有優(yōu)良的防銹性和防腐蝕性，很強的附著力；局部或全部刮涂附著力好、機械強度高的膩子，使用數(shù)年也不會出現(xiàn)銹蝕或脫落等現(xiàn)象。2.5.2 激光表面處理 激光表面處理工藝主要有激光相變硬化、激光熔融及激光表面沖擊三類。激光熔融又有激光表面熔融、激光表合金化和激光表面熔融。 （1）激光熔凝技術(shù)激光熔凝處理是利用高能量密度的激光束掃描金屬材料表層使其快速熔化。從而造成熔化表層和基體之間很大的溫度梯度，待激光掃過后，熔化表層快速冷卻而凝固，形成極細(xì)的亞穩(wěn)相、過飽和相以至非晶相組織。這樣既可減少金屬表層的微孔和裂紋，提高抗腐蝕性能，又可提高表層的硬度和強度，特別對鑄造零件和焊縫的改性非常有效。例如，汽車發(fā)動機的鑄鐵凸輪軸、摩擦飛輪等經(jīng)激光熔凝處理后，耐磨性和抗腐蝕性能都有明顯提高。激光熔凝處理工藝簡單、成熟、易于控制，被加工件的熱影響區(qū)小，因而變形較小，但由于被加工件表面發(fā)生微熔，故平整表面的粗糙度會有所增加，需增加精磨等后續(xù)加工。 （2）激光合金化激光合金化處理是利用激光作為熱源。使外加合金元素和基體金屬表層融合而形成一種新的合金層，獲得基體金屬所沒有的新性能：激光合金化技術(shù)具有很大的自由度，可根據(jù)不同的性能設(shè)計要求而采用不同的外加合金元素。從而使廉價的基體金屬得到優(yōu)異的表面性能，而且原料消耗很少，是一項經(jīng)濟而高效的表面處理技術(shù)。激光合金化技術(shù)常用于對性能要求比較苛刻的材料處理。如要求耐磨性很高的材料、工作在強腐蝕、強氧化、高溫或其它復(fù)雜惡劣環(huán)境中的材料。因此，激光合金化技術(shù)在航空航天、兵器制造、汽車、模具；采掘機械制造等工業(yè)部門具有廣闊的應(yīng)用前景。 （3）激光熔覆處理激光溶覆處理是根據(jù)工況對零件表面性能的要求，選擇相應(yīng)的涂敷材料(合金、陶瓷粉末或其它復(fù)合粉末)，先預(yù)涂在零件表面，然后用高能激光束進(jìn)行掃描，控制激光參數(shù)使涂敷材料完全熔化而基體微熔，隨后凝固形成和基體為冶金結(jié)合的涂敷層。目前更為先進(jìn)的激光熔覆工藝已不采用預(yù)涂的方法，而是采用同步送粉裝置，在激光束掃描基體表面使之熔化的同時，將涂敷材料的粉末噴注在激光熔池內(nèi)，可以一次獲得較厚的涂敷層。在實際應(yīng)用中，涂敷材料多選擇 Co-Cr 基、 Ni-Cr 基、 Fe-Cr 基合金粉末配以一定數(shù)量的陶瓷材料，如 WC、TiC、Al2O3、VC 、BN、ZrO2、SiC、 B4C等，形成致密的超硬金屬陶瓷涂層，厚度可達(dá)零點一到十幾毫米之間。激光熔覆處理的應(yīng)用主要是高耐磨、抗腐蝕、抗氧化性要求更高的零件，如汽輪機葉片、電廠排粉機葉片（表面熔覆Co-Cr-Mo合金）、石油鉆頭、穿孔頂頭、高壓閥門密封面、軋輥、閥座、閥桿、泥漿泵和抽油泵內(nèi)壁。另外，激光熔覆技術(shù)對磨損報廢的零件進(jìn)行整體或局部修復(fù)十分有效。激光熔覆技術(shù)是一種發(fā)展?jié)摿O大的表面處理技術(shù)。激光表面處理技術(shù)與淬火、電鍍、噴涂等常規(guī)表面熱處理方法、以及與近代物理方法（PVD）、化學(xué)方法（CVD）相比，其優(yōu)越性通過下表可以看出。激光束這一領(lǐng)域快速提高了表面溫度（達(dá) 1000K），薄層轉(zhuǎn)換成奧氏體。通過冷熱傳導(dǎo)去除能量導(dǎo)致自行誶滅，由此產(chǎn)生快速冷卻表面層和奧氏體轉(zhuǎn)換為馬氏體的轉(zhuǎn)變過程。激光硬化的基本目標(biāo)是提高耐磨性。磨損減少是基于激光硬化后的零件表面硬度高于磨損媒介的硬度。由于摩擦系數(shù)的降低，提高了抗粘磨損，同時可以提高其疲勞強度。 （4）激光束加工的優(yōu)點 激光束加工的優(yōu)點的優(yōu)點主要有一下幾點：不需要工具，適合于自動化連續(xù)操作；不受切削力影響，容易保證加工精度；能加工所有材料；加工速度快，效率高，熱影響區(qū)?。豢杉庸ど羁缀驼p，直徑或?qū)挾瓤尚〉綆孜⒚祝疃瓤梢赃_(dá)到直徑或?qū)挾鹊?0倍以上；可透過玻璃對工件進(jìn)行加工；工件可以不放在真空室中，也不需要用X射線進(jìn)行防護(hù)，裝置較為簡單；激光束傳遞方便，容易控制。2.5.3 電泳及靜電噴涂（1）電泳工件作為一個電極放入導(dǎo)電的水溶性或水乳化的涂料中，與涂料中另一電極構(gòu)成電解電路。在電場作用下，涂料溶液中已離解成帶電的樹脂離子，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動。這些帶電荷的樹脂離子，連同被吸附的顏料粒子一起電泳到工件表面，形成涂層，這一過程稱為電泳。（2）靜電噴涂在直流高電壓電場作用，霧化的帶負(fù)電的油漆粒子定向飛往接正電的工件上，從而獲得漆膜的過程，稱為靜噴涂。然而，所有上述種類的劃分不是絕對的。如表面處理技術(shù)還可劃分為狹義表面改性技術(shù)、薄膜技術(shù)、涂鍍層技術(shù)三大技術(shù)： 狹義表面改性技術(shù)表面改性和表面轉(zhuǎn)化兩個方面的技術(shù)都可屬于表面改性技術(shù)。實際上“表面改性”是一個具有較為廣泛涵義的技術(shù)名詞，它可泛指“經(jīng)過特殊表面處理以得到某種特殊性能的技術(shù)”。因此，有許多表面涂鍍層技術(shù)或薄膜技術(shù)也可看作表面改性技術(shù)。為了使各類技術(shù)歸類完整，這里所說的表面改性技術(shù)是指“表面覆蓋”以外的，通過用機械、物理、化學(xué)等方法，改變材料表面的形貌、化學(xué)成分、相組成、微觀結(jié)構(gòu)、缺陷狀態(tài) 或應(yīng)力狀態(tài)，來獲得某種特殊性能的表面處理技術(shù)。 薄膜技術(shù)：主要包括圖中的溶膠-凝膠法制備薄膜、真空物理沉積和化學(xué)氣相沉積中的技術(shù)。涂鍍層技術(shù)：主要包括圖中的涂料涂層、電化學(xué)及化學(xué)沉積、熱噴涂中所列出的技術(shù)。表面工程技術(shù)為各個領(lǐng)域、各行各業(yè)高技術(shù)的發(fā)展開辟了新天地。它所形成的表面改性層、薄膜和涂鍍層幾乎擴展到所能設(shè)想到的每個方面，同時其基礎(chǔ)理論也在不斷豐富和發(fā)展。主要領(lǐng)域包括：1）通過電沉積工藝在金屬（后發(fā)展到在塑料、陶瓷等非金屬材料）基體表面制造多種金屬或合金涂層；2）在鋼鐵或其他基材表面涂刷涂料來獲得漆膜，僅涂料一項，全球主要工業(yè)國家統(tǒng)計1997年產(chǎn)量已達(dá)140億升；3）通過涂刷油、蠟、脂在材料表面得到各類防銹潤滑作用的涂膜；4）通過化學(xué)氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、磁控（電控）濺射等獲得多種性能或用途的薄膜。 據(jù) BBC Inc 統(tǒng)計全球1995年 CVD 、 PVD 和離子注入業(yè)的設(shè)備材料銷售值近90億美元，到2000年達(dá)150億美元，年增長率7.4%，大于工業(yè)平均增長率。涂層材料品種的發(fā)展也很快，已有單一金屬、多種合金、高分子聚合物、工程塑料、合成橡膠、陶瓷、金屬陶瓷、無機硅酸鹽及具有特殊光、磁、電性能等等材料。同時制造涂層和薄膜的工藝技術(shù)和工藝方法亦愈來愈多，有電沉積、化學(xué)沉積、真空沉積、浸鍍、刷鍍、靜電噴涂、電泳、電弧噴涂、等離子噴涂、爆炸噴涂、超音速噴涂、熱熔敷、激光熔覆等。各類制造涂層與薄膜的工藝技術(shù)促進(jìn)了相應(yīng)工程裝備的發(fā)展，工程技術(shù)界不斷推陳出新，各類加工制造用設(shè)備愈來愈先進(jìn)。值得一提的是，由于表面涂層、表面薄膜、表面改性在材料科學(xué)上的巨大發(fā)展?jié)摿?，已涌現(xiàn)出將多種表面工程技術(shù)復(fù)合而形成的復(fù)合表面處理技術(shù)。目前已開發(fā)的一些復(fù)合表面處理如等離子噴涂與激光輻照復(fù)合、熱噴涂與噴丸復(fù)合、化學(xué)熱處理與電鍍復(fù)合、激光淬火與化學(xué)熱處理復(fù)合、化學(xué)熱處理與氣相沉積復(fù)合等，已經(jīng)取得良好效果，有的還收到了意想不到的效果。第三章 表面改性技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用 汽車零件的表面處理技術(shù)，是通過表面涂覆、表面改性或復(fù)合處理技術(shù)，改變零件表面的形態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，以獲得所需表面性能的系統(tǒng)工程。從表面處理的方式上，又可分為：化學(xué)方法、物理方法物理化學(xué)方法和機械方法。雖然旨在提高模具表面性能新的處理技術(shù)不斷涌現(xiàn)，但在汽車零件制造中應(yīng)用較多的主要的滲氮、滲碳和氣相沉積。3.1 汽車零件的真空熱處理技術(shù)真空熱處理技術(shù)是近些年發(fā)展起來的一種新型的熱處理技術(shù)，它所具備的特點，正是模具制造中所迫切需要的，比如防止加氧化和不脫碳、真空脫氣或除氣，消除氫脆，從而提高材料（零件）的塑性、韌性和疲勞強度。真空加熱緩慢、零件內(nèi)外溫差較小等因素，決定了真空熱處理工藝造成的零件變形小等。按采用的冷卻介質(zhì)不同，真空淬火可分為真空油冷淬火、真空氣冷淬火、真空水冷淬火和真空硝鹽等溫淬火。汽車零件真空熱處理中主要應(yīng)用的是真空油冷淬火、真空氣冷淬火和真空回火。為保持工件（如汽車零件）真空加熱的優(yōu)良特性，冷卻劑和冷卻工藝的選擇及制定非常重要，零件淬火過程主要采用油冷和氣冷。對于熱處理后不再進(jìn)行機械加工的零件工作面，淬火后盡可能采用真空回火，特別是真空淬火的工件（汽車零件），它可以提高與表面質(zhì)量相關(guān)的機械性能。如疲勞性能、表面光亮度、腐蝕性等。熱處理過程的計算機模擬技術(shù)（包括組織模擬和性能預(yù)測技術(shù)）的成功開發(fā)和應(yīng)用，使得零件的智能化熱處理成為可能。由于零件生產(chǎn)的小批量（甚至是單件）、多品種的特性，以及對熱處理性能要求高和不允許出現(xiàn)廢品的特點，又使得零件的智能化處理成為必須。零件的智能化熱處理包括：明確零件的結(jié)構(gòu)、用材、熱處理性能要求：零件加熱過程溫度場、應(yīng)力場分布的計算機模擬；零件冷卻過程溫度場、相變過程和應(yīng)力場分布的計算機模擬；加熱和冷卻工藝過程的仿真；淬火工藝的制定；熱處理設(shè)備的自動化控制技術(shù)。國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家，如美國、日本等，在真空高壓氣淬方面，已經(jīng)開展了這方面的技術(shù)研發(fā)。3.2 應(yīng)用在汽車領(lǐng)域的離子氮化技術(shù)滲氮工藝有氣體滲氮、離子滲氮、液體滲氮等方式。每一種滲氮方式中，都有若干種滲氮技術(shù)，可以適應(yīng)不同鋼種不同工件的要求。由于滲氮技術(shù)可形成優(yōu)良性能的表面，并且滲氮工藝與模具鋼的淬火工藝有良好的協(xié)調(diào)，同時滲氮溫度低滲氮后不需激烈冷卻，零件的變形極小，因此零件的表面強化是采用滲氮技術(shù)較早，也是應(yīng)用最廣泛的。零件滲碳的目的，主要是為了提高零件的整體強韌性，即零件的工作表面具有高的強度和耐磨性。由此引入