第6章表面涂層與處理,思考題

第6章表面涂層與處理思考題1、熱噴涂的方法主要有哪些？各有何特點(diǎn)？2、簡(jiǎn)述電鍍和化學(xué)鍍的異同。3、為什么要對(duì)金屬進(jìn)行淬火？淬火的主要方法？4、簡(jiǎn)述對(duì)金屬表面進(jìn)行滲碳或滲氮的作用。5、什么是離子注入？它的作用和適應(yīng)的材料？6、三束表面改性技術(shù)的定義、特點(diǎn)和局限性。三、熱噴涂(ThermalSpray)

定義：采用有效的熱源使噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，通過(guò)高速氣流使其霧化，然后噴射、沉積到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的工件表面，形成附著牢固的表面層的加工方法。涂層結(jié)合機(jī)理

1、機(jī)械結(jié)合2、金屬鍵結(jié)合3、微擴(kuò)散結(jié)合4、微焊接結(jié)合

噴涂方法火焰噴涂電弧噴涂等離子噴涂答：火焰噴涂技術(shù)的特點(diǎn)是：1）不受基體的類(lèi)別、形狀和尺寸的限制。2）涂層材料廣泛。3）對(duì)基體影響小。電弧噴涂技術(shù)的特點(diǎn)是：1）防腐壽命長(zhǎng)。2）涂層本身可被修復(fù)。3）生產(chǎn)效率高，工藝穩(wěn)定，施工方便。4）涂層時(shí)工件不易變形。等離子噴涂技術(shù)的特點(diǎn)是：1）可進(jìn)行超高熔點(diǎn)材料噴涂。2）噴射粒子速度高，涂層致密，粘接強(qiáng)度高。3）噴涂材料使用惰性氣體不易氧化。四、電鍍和化學(xué)鍍

電鍍（Electroplating）

定義：在含有欲鍍金屬離子的鹽類(lèi)溶液中，以被鍍基體金屬為陰極，通過(guò)電解作用，使溶液中欲鍍金屬的陽(yáng)離子在基體金屬表面沉積出來(lái)，形成鍍層的表面加工方法。電鍍液的基本成分

(1)主鹽、(2)導(dǎo)電鹽、(3)絡(luò)合劑、

(4)陽(yáng)極活化劑、(5)緩沖劑、(6)添加劑

化學(xué)鍍（ElectrolessPlating）

定義：在沒(méi)有外電流通過(guò)的情況下，利用還原劑，在鍍層物質(zhì)溶液中進(jìn)行化學(xué)還原反應(yīng)，在鍍件上沉積得到鍍層。化學(xué)鍍液成分（1）主鹽（2）還原劑（3）絡(luò)合劑（4）緩沖劑2、簡(jiǎn)述電鍍和化學(xué)鍍的異同。答：1）化學(xué)鍍與電鍍從原理上的區(qū)別就是電鍍需要外加的電流和陽(yáng)極，而化學(xué)鍍是依靠在金屬表面所發(fā)生的自催化反應(yīng)。2）化學(xué)鍍鎳層是極為均勻的，只要鍍液能浸泡得到，溶質(zhì)交換充分，鍍層就會(huì)非常均勻，幾乎可以達(dá)到仿形的效果。電鍍無(wú)法對(duì)一些形狀復(fù)雜的工件進(jìn)行全表面施鍍，但化學(xué)鍍過(guò)以對(duì)任何形狀工件施鍍。3）高磷的化學(xué)鍍鎳層為非晶態(tài)，鍍層表面沒(méi)有任何晶體間隙，而電鍍層為典型的晶態(tài)鍍層。4）電鍍因?yàn)橛型饧拥碾娏鳎藻兯僖然瘜W(xué)鍍快得我，同等厚度的鍍層電鍍要比化學(xué)鍍提前完成。5）化學(xué)鍍層的結(jié)合力要普遍高于電鍍層。6）化學(xué)鍍由于大部分使用食品級(jí)的添加劑，不使用諸如氰化物等有害物質(zhì)，所以化學(xué)鍍比電鍍要環(huán)保一些。7）化學(xué)鍍目前市場(chǎng)上只有純鎳磷合金的一種顏色，而電鍍可以實(shí)現(xiàn)很多色彩。非金屬材料在化學(xué)鍍之前的預(yù)處理1、封閉處理2、去應(yīng)力3、除油4、粗化5、敏化6、活化(a)機(jī)械粗化；(b)化學(xué)粗化

熱浸鍍（HotDip）

將工件浸在熔融的液態(tài)金屬中，在工件表面發(fā)生一系列物理和化學(xué)反應(yīng)，取出冷卻后表面形成所需的金屬鍍層。

實(shí)例：鋼板鍍鋅為什么要對(duì)金屬進(jìn)行淬火？淬火的主要方法？原理：用電磁感應(yīng)、火焰、激光等方法對(duì)零件表面迅速加熱，使其快速加熱到相變臨界點(diǎn)以上而轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的奧氏體組織，其后用水或油、或依靠母材快速冷卻達(dá)到淬火目的，獲得微細(xì)的馬氏體組織，從而提高零件的表面硬度和耐磨性。而零件心部仍保持在相變臨界點(diǎn)以下，保持原有組織和性能。一、感應(yīng)加熱表面淬火

定義：采用一定方法使工件表面產(chǎn)生一定頻率的感應(yīng)電流，將零件表面迅速加熱，然后迅速淬火冷卻的一種熱處理操作方法?；驹?/p>

二、火焰加熱表面淬火用乙炔-氧或煤氣-氧的混合氣體燃燒的火焰，噴射在零件表面上，使它快速加熱，當(dāng)達(dá)到淬火溫度時(shí)立即噴水冷卻，從而獲得預(yù)期的硬度和淬硬層深度的一種表面淬火方法。三、激光加熱表面淬火

激光加熱表面淬火是一種新型的表面強(qiáng)化方法。它利用激光來(lái)掃描工件表面，使工件表面迅速加熱至鋼的臨界點(diǎn)以上，當(dāng)激光束離開(kāi)工件表面時(shí)，由工件自身大量吸熱使表面迅速冷卻而淬火，因此不需要冷卻介質(zhì)§6.2.2化學(xué)表面改性化學(xué)表面改性是通過(guò)原子擴(kuò)散、化學(xué)反應(yīng)等方法，使被處理材料表面成分、組織、形貌發(fā)生改變，從而使表面獲得不同于基體材料性能的工藝方法。鋼的化學(xué)熱處理定義：將鋼件置于一定溫度的活性介質(zhì)中保溫，使其中一種或幾種元素滲入工件表面，以改變表層化學(xué)成分和組織，從而使工件表面性能不同于其心部的一種熱處理工藝。特點(diǎn)：表層不僅有組織變化，化學(xué)成分也發(fā)生變化基本過(guò)程：分解、吸收、擴(kuò)散方法：滲碳、滲氮、滲硼、滲金屬；碳氮共滲，碳氮硼三元共滲。典型工藝（1）鋼的滲碳（Carburizing）（2）鋼的氮化/滲氮（Nitriding）簡(jiǎn)述對(duì)金屬表面進(jìn)行滲碳或滲氮的作用。滲碳：增加鋼件表層的含碳量和一定的濃度梯度，使低碳鋼件表面獲得高碳濃度，后續(xù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)拇慊鸷突鼗鹛幚?，以提高表面的硬度、耐磨性及疲勞?qiáng)度，同時(shí)心部仍保持良好的韌性及塑形。滲氮：使鋼具有優(yōu)異的性能，表面硬度可達(dá)HV1000—1200；很高的耐磨性和抗咬合性；很高的疲勞強(qiáng)度，低缺口敏感性及良好的耐蝕性，并且熱處理變形極小。離子注入

在電場(chǎng)中把硼、氮等元素加速，使其撞擊工件表面，從而透入工件表面數(shù)微米的深度，增加工件的表面硬度。整個(gè)過(guò)程在1.3×10-3Pa的真空度下進(jìn)行。

三束表面改性技術(shù)的定義、特點(diǎn)和局限性。答：采用激光束、離子束、電子束對(duì)材料表面改性的材料表面增強(qiáng)技術(shù)，稱(chēng)為“三束材料表面改性”。將具有高能量密度的能源(一般大于103W/cm2)，施加到材料表面，使之發(fā)生物理、化學(xué)變化，獲得特殊表面性能。高能量密度能源通常指離子束、激光束、電子束。激光束能量密度大，極高的加熱和冷卻速度，可在材料表面制得微晶、非晶及一些奇特的、熱平衡相圖上不存在的亞穩(wěn)合金（非平衡相），賦予材料表面以特殊性能。利用離子束注入技術(shù)，可把異類(lèi)原子直接引入表面層進(jìn)行表面合金化，引入原子種類(lèi)和數(shù)量不受任何常規(guī)合金化熱力學(xué)條件的限制。三束表面處