材料表面改性方法

材料表面改性方法材料表面改性是指不改變材料整體(基體)特性，僅改變材料近表面層的物理、化學(xué)特性的表面處理手段，材料表面改性也可以稱(chēng)為材料表面強(qiáng)化處理?，F(xiàn)代材料表面改性目的：是把材料表面與基體看作為一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與改性，以最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法改變材料近表面層的形態(tài)、化學(xué)成份和組織結(jié)構(gòu)，賦予新的復(fù)合性能，以新型的功能，實(shí)現(xiàn)新的工程應(yīng)用。現(xiàn)代材料表面改性技術(shù)就是應(yīng)用物理、化學(xué)、電子學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)的知識(shí),對(duì)產(chǎn)品或材料進(jìn)行處理，賦予材料表面減磨、耐磨、耐蝕、耐熱、隔熱、抗氧化、防輻射以及聲光電磁熱等特殊功能的技術(shù)。分類(lèi)：1、傳統(tǒng)的表面改性技術(shù)：表面熱處理：通過(guò)對(duì)鋼件表面的加熱、冷卻而改變表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。表面淬火是表面熱處理的主要內(nèi)容，其目的是獲得高硬度的表面層和有利的內(nèi)應(yīng)力分布，以提高工件的耐磨性能和抗疲勞性能。表面滲碳：面滲碳處理:將含碳(0.1~0.25)的鋼放到碳勢(shì)高的環(huán)境介質(zhì)中,通過(guò)讓活性高的碳原子擴(kuò)散到鋼的內(nèi)部,形成一定厚度的碳含量較高的滲碳層,再經(jīng)過(guò)淬火\回火,使工件的表面層得到碳含量高的M,而心部因碳含量保持原始濃度而得到碳含量低的M,M的硬度主要與其碳含量有關(guān),故經(jīng)滲碳處理和后續(xù)熱處理可使工件獲得外硬內(nèi)韌的性能.2、60年代以來(lái)：傳統(tǒng)的淬火已由火焰加熱發(fā)展為高頻加熱高頻加熱設(shè)備是采用磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱原理，利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)內(nèi)磁力線通過(guò)金屬材質(zhì)時(shí)，使鍋爐體本身自行高速發(fā)熱，然后再加熱物質(zhì)，并且能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到令人滿意的溫度。3、70年代以來(lái)：化學(xué)鍍：是指在不用外加電流的情況下,在同一溶液中使用還原劑使金屬離子在具有催化活性的表面上沉積出金屬鍍層的方法。4、近30年來(lái)：熱噴涂：熱噴涂是指一系列過(guò)程，在這些過(guò)程中，細(xì)微而分散的金屬或非金屬的涂層材料，以一種熔化或半熔化狀態(tài)，沉積到一種經(jīng)過(guò)制備的基體表面，形成某種噴涂沉積層.它是利用某種熱源（如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等）將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰留本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預(yù)處理過(guò)的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術(shù)。它是利用某種熱源（如電弧、等離子噴涂或燃燒火焰等）將粉末狀或絲狀的金屬或非金屬材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后借助焰留本身或壓縮空氣以一定速度噴射到預(yù)處理過(guò)的基體表面，沉積而形成具有各種功能的表面涂層的一種技術(shù)。5、現(xiàn)代材料表面改性：激光束（激光表面涂敷、激光表面合金化、激光表面淬火）電子束（表面淬火）、離子束（離子注入）、表面鍍膜，化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積，。激光束技術(shù)：光束的能量密度非常高，因而當(dāng)它照射在物體表面時(shí)能夠產(chǎn)生106~108K/cm非常高的溫度梯度，使表面迅速熔化。移去熱源時(shí)，冷的基體又會(huì)使熔化部分以109?1011K/S的速度冷卻，使表面迅速凝固。由于激光的這種特性，它可用于材料的激光相變、激光表面合金化與激光熔覆處理，提高材料表面的硬度、抗磨性、抗蝕性。電子束技術(shù)：電子束加工利用電子束的熱效應(yīng)可以對(duì)材料進(jìn)行表面熱處理、焊接、刻蝕、鉆孔、熔煉，或直接使材料升華，是一種完全不同于傳統(tǒng)機(jī)械加工的新工藝。離子束技術(shù)：將所需元素的氣體電離為（氣體）等離子體，高壓靜電場(chǎng)從等離子體源中引出離子，并使其成為高能離子束，高能離子束注入材料表面，入射的高能粒子和近表面層晶格粒子相互作用，形成新的化合物，從改變了材料近表面層成分及組織結(jié)構(gòu)，改變了材料近表面層材料物理、化學(xué)及機(jī)