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表面工程技術手冊pdf

發布時間:2021-08-13 00:10:28

㈠ 簡要說明表面工程概念的含義,常用的表面工程手段或方法有哪些

表面工程是材料表面經預處理後,通過表面塗覆、表面改性或多種表面工程技術復合處理,改變固體金屬表面或非金屬表面的形態、化學成分、組織結構和應力狀態,以獲得所需要表面性能的系統工程。
表面工程技術分為三類:表面合金化、表面覆層與覆膜技術和表面處理。
表面合金化:包括噴焊、堆焊、離子注入、轉化膜技術、擴散滲入、激光熔敷、熱滲鍍等。
表面覆層與覆膜技術:包括電化學沉積、化學沉積、氣相沉積、熱噴塗、電鍍、化學轉化處理、電刷鍍、化學鍍、氣相沉積、塗裝、堆焊、金屬染色、熱浸鍍等。
表面處理:包括激光、電子束熱處理技術以及噴丸、輥壓、孔擠等表面加工硬化技術,表面納米化加工。

㈡ 1. 表面工程技術:

1. 表面工程技術: 是賦予材料或零部件表面以特殊的成分、結構和性能(或功能)的化學、物理方法與工藝,它的實施對象是固體材料的表面。
基材涉及幾乎所有的工程材料,如金屬、陶瓷、半導體材料、高分子材料、混凝土、木材、各類復合材料。
按照工藝特點的不同,表面改性技術可分為:表面組織轉化技術,表面塗層、鍍層及堆焊技術,表面合金化技術等三大類。

㈢ 表面工程技術分為三類

表面工程技術分為三類,即表面改性、表面處理和表面塗覆技術

㈣ 哈爾濱奧宇可鑫表面工程技術有限公司怎麼樣

簡介:哈爾濱奧宇可鑫表面工程技術有限公司成立於2014年03月17日,主要經營范圍為物體表面處理技術開發、咨詢、服務、轉讓等。
法定代表人:曹晶
成立時間:2014-03-17
注冊資本:50萬人民幣
工商注冊號:230106100118030
企業類型:有限責任公司(自然人投資或控股)
公司地址:哈爾濱市香坊區旭升街副7-4號旭升小區4棟1層3號

㈤ 表面工程進展

王成彪

1 導論

工件的失效通常是由於其表面發生損壞造成的,改善材料表面及近表面的形態、化學成分、組織結構及性能是改善工件質量、延長使用壽命和避免失效的有效而經濟的手段。表面工程就是在材料進行預處理後通過表面改性、表面塗覆或多種表面技術復合處理改善材料表面的形態、化學成分、組織結構及性能,從而獲得所需表面性能的系統工程。

表面工程學是以「表面」和「界面」為研究核心,在有關學科的理論基礎上,根據材料表面的失效機制,應用各種表面工程及復合表面工程技術改善材料性能的科學。其內容包括表面工程的基礎理論、表面技術及復合表面技術、表面加工技術、表面檢測及控制技術、表面設計,其中表面技術及復合表面技術是表面工程的技術基礎和核心。

表面技術及復合表面技術綜合了電子、真空、等離子體、物理、化學、冶金、材料等技術,把材料表面和基體作為一個統一的整體,改善材料的性能或獲得新材料。常用的表面技術可以分為表面改性技術、表面塗覆技術及復合表面技術。

2 表面改性技術

表面改性技術不改變原始表面的宏觀幾何尺寸,只改變表面的物理化學性質。表面改性技術有兩種方式:一種會改變工件表面的化學成分,包括化學熱處理和離子注入等;另一種不改變工件表面化學成分,僅僅改變表面組織狀態,包括表面變形強化、表面相變強化等。

2.1 化學熱處理

化學熱處理通過將工件放置在一定溫度的活性介質中保溫,使一種或多種元素滲入其表面改善表面化學成分、組織及性能。化學熱處理在改善工件表面強度、硬度、耐磨性等性能的同時仍能保持其芯部良好的強韌性,使產品具有更高的綜合力學性能;化學熱處理也可以明顯改善工件表面的物理性能和化學性能。

常用的化學熱處理包括滲碳、滲氮、滲硫、滲硼、滲硅、滲鋁、滲鉻、滲鋅、滲釩、碳氮共滲、硫碳氮共滲、其他多元滲等。根據化學熱處理所用的介質可以分為固態滲、液態滲、氣體滲、鹽浴滲、真空滲及等離子化學熱處理等。滲碳、滲氮、碳氮共滲等可以提高工件的表面硬度、耐磨性及疲勞強度,滲硫、硫氮共滲、硫氮氧共滲等工藝顯著改善工件的減摩性、耐磨性和抗咬合能力等。

化學熱處理的種類及工藝方法很多,隨著對工件表面性能要求的提高,原有合金化體系和處理方式不能完全滿足不同工況下服役條件的要求,多元共滲、復合處理等方法的應用越來越廣。各種新技術手段不斷涌現為化學熱處理提供了新的能源,等離子化學熱處理、激光表面合金化、電子束表面合金化開始在工業上獲得應用。

2.2 離子注入

離子注入的原理是把某種元素的原子電離成離子,在高壓電場作用下被加速後,離子以很高的速度入射到固體表面。入射離子與材料中的原子或分子發生一系列物理的和化學的相互作用,逐漸損失能量最後停留在材料中,引起材料表面成分、結構發生變化,優化材料表面性能或獲得某些新的優異性能。

離子注入顯著改善了工件的表面硬度、耐磨性、疲勞強度、耐蝕性、抗氧化性能及其他物理化學性能,在刀具、模具、精密耐磨件、耐蝕件、醫學及微電子等領域。

2.3 表面變形強化

表面形變強化的原理是利用機械方法使材料表面產生強烈的塑性變形,在表面產生一定厚度的冷作硬化層,並產生殘余壓縮應力,改善表面的抗疲勞性能、耐蝕性。表面變形的方式包括噴丸、滾壓、擠壓、超聲波沖擊等。

2.4 表面相變強化

表面相變強化是通過對工件表面進行熱處理,在不改變表層化學成分的同時改變材料的組織和性能的熱處理工藝。其工藝原理是利用電磁感應、火焰、激光、電子束等加熱方法將工件表面迅速加熱到相變臨界點以上,使表面材料轉變為細小的奧氏體組織,而此時心部材料仍保持在相變臨界點以下,保持原有組織;隨後依靠工件心部或外部對表層的快速冷卻使表層發生淬火,獲得微細的馬氏體組織,提高工件的表面硬度和耐磨性,而此時工件心部仍然保持原來強度好、韌性好的特點。

表面相變強化包括感應加熱表面淬火、火焰加熱表面淬火、電子束表面硬化、激光表面相變硬化及高能量密度光束表面淬火等,常用於齒輪、軸類工件、氣缸缸套、活塞等的表面強化。

3 表面塗覆技術

表面塗覆技術是在基體表面生長一層與基體具有明顯界面的新物質的工藝,包括電鍍、化學鍍、熱噴塗、物理氣相沉積、化學氣相沉積、轉化塗層技術等。

3.1 電鍍及化學鍍

3.1.1 電鍍

電鍍是一種用電化學方法在基體表面沉積金屬或合金的技術,它能使均勻溶解在溶液中的金屬離子有序地在溶液/基體接觸表面獲得電子還原成金屬原子沉積在基體表面,從而形成金屬或合金鍍層。

電鍍層包括單金屬鍍層、合金鍍層、復合鍍層等,實用的鍍層通常是將各種單金屬鍍層或不同性質的鍍層相互配合形成綜合性能優良的組合鍍層。電鍍層主要用於改善工件的耐蝕性、裝飾、耐磨性及其他功能。

3.1.2 電刷鍍

電刷鍍技術採用一種專用的直流電源,電源的正極接刷鍍筆,電源的負極接工件;刷鍍筆通常採用高純細石墨塊作陽極材料,石墨塊外麵包裹上棉花和耐磨的滌棉套。刷鍍時使浸滿鍍液的刷鍍筆在適當的壓力下,以一定速度在工件表面移動。在刷鍍筆與工件接觸的那些部位,鍍液中的金屬離子在電場力作用下擴散到工件表面並被還原成金屬原子,在工件表面沉積形成鍍層。

電刷鍍不需要鍍槽,體積小、重量輕,便於拿到現場使用,沉積速率高。在磨損工件的修復、補救加工超差的產品、強化工件表面、改善工件耐蝕性、降低工件摩擦系數、裝飾等領域被廣泛應用。

3.1.3 化學鍍

化學鍍是利用溶液中的還原劑使金屬離子還原並沉積在工件表面的過程。常用的化學鍍工藝包括化學鍍鎳、化學鍍銅和復合化學鍍等。化學鍍可以在復雜工件表面獲得均勻的塗層,塗層緻密性好、耐蝕性好、硬度高,可以顯著改善工件的耐磨性、耐蝕性、裝飾性及其他物理化學性能,廣泛應用於石油化工、電子、汽車、機械等領域。

3.2 熱噴塗

熱噴塗技術利用某種熱源將噴塗材料加熱到熔化或半熔化狀態,並以一定速度噴射沉積到經過預處理的基體表面形成塗層,達到賦予基體表面特殊功能的目的。熱噴塗形成塗層的過程一般經歷四個階段:噴塗材料加熱熔化階段、霧化階段、飛行階段和碰撞沉積階段。根據使用熱源的不同,熱噴塗主要分為火焰噴塗、電弧噴塗、等離子噴塗、激光噴塗等。

火焰噴塗利用燃料氣體或液體與助燃氣體按一定比例混合燃燒產生的熱量將噴塗材料加熱熔化,然後以一定速度噴射到工件表面形成塗層,初始噴塗材料可以呈粉末狀、棒狀、芯絲狀或線狀。它包括線材火焰噴塗、陶瓷棒火焰噴塗、粉末火焰噴塗、高速火焰噴塗和粉末火焰噴焊等。

電弧噴塗是用兩根被噴塗材料的金屬絲作自耗電極,當兩根金屬絲短接而引燃電弧後,利用電弧的高溫把電極材料熔化並噴射到工件表面形成塗層,後續金屬絲不斷連續送進補充熔化掉的部分,維持電弧的穩定燃燒。

等離子噴塗是將噴塗粉末送入等離子體焰流中加熱至熔化或半熔化後,以一定速度噴射到工件表面形成塗層的熱噴塗工藝,具有焰流溫度高、可控性好、熔融顆粒飛行速度較高等優點,可以用於等離子噴塗的材料包括目前能製成粉末的所有材料。等離子噴塗包括大氣等離子噴塗、可控氣氛等離子噴塗、低壓等離子噴塗、等離子噴焊等。

選擇不同的塗層材料和工藝方法,可以利用熱噴塗制備出具有減摩耐磨、耐蝕、抗高溫氧化、熱障功能、催化功能、生物相容性、遠紅外輻射等功能的塗層。熱噴塗廣泛應用於機械、交通運輸、石油化工、航空航天、冶金、能源、國防等領域的工件表面性能改善和磨損、腐蝕工件的修復。

3.3 物理氣相沉積

物理氣相沉積是利用某種物理過程,如物質的熱蒸發或濺射等現象,實現物質從源物質到基體表面的可控原子轉移過程。物理氣相沉積的主要特點是:①需要使用固態的或者熔化態的物質作為沉積過程的源物質;②源物質經過物理過程進入氣相;③需要相對較低的氣體壓力環境。常見的物理氣相沉積工藝可以分為真空蒸發、濺射及離子鍍等。

3.3.1 真空蒸發

真空蒸發是在真空條件下,利用某種熱源對源材料加熱,使其氣化形成具有一定蒸氣壓的蒸氣,蒸氣粒子流直接射向基體並在基體表面發生結晶形成薄膜。真空蒸發的物理過程包括:各種能源方式轉化為熱能使源物質氣化,蒸氣粒子流輸送到基體表面,氣態粒子在基體表面凝聚形核、生長成固態薄膜,組成薄膜的原子重排列或產生化學鍵合。

真空蒸發工藝對源物質加熱方式包括電阻加熱、電子束加熱、感應加熱、電弧加熱及激光加熱等方式。真空蒸發可以制備純金屬膜、合金膜與化合物膜,其優點是沉積速率高、真空度高、薄膜質量比較好;但也存在制備的薄膜緻密度低、與基體的結合強度差等問題。

真空蒸發應用比較廣泛,在包裝材料表面蒸發Al薄膜是其最大的應用領域,另外,在制備光學薄膜、裝飾薄膜及導電薄膜等領域也佔有一定的地位。

3.3.2 濺射

濺射技術是用經過電場加速的帶電離子轟擊被濺射的靶電極,當離子能量合適時,入射離子在與靶面原子的碰撞過程中使後者被濺射出來;濺射出帶有一定動能的原子沿一定的方向射向基體,在基體表面形成薄膜。

主要的濺射方法包括直流濺射、射頻濺射、磁控濺射、離子束濺射、反應濺射等,這些方法和不同的偏壓施加方式結合起來,也可以將幾種方式結合起來,例如把射頻濺射、磁控濺射和反應濺射結合起來構成反應射頻測控濺射。

3.3.2.1 直流濺射

二極直流濺射是把被濺射材料作為陰極,相對於作為陽極的基體施加數千伏的電壓。對系統抽至高真空後充入適當壓力的惰性氣體,在正負電極間的高壓作用下,氣體原子被大量電離;電離過程使Ar原子電離成Ar+和電子,帶正電的Ar+被高壓電場加速,高速飛向作為陰極的靶材,在與靶材撞擊的過程中使大量靶材原子獲得相當高的能量而脫離靶材的束縛,高能的靶材原子飛到基體表面形成薄膜。

二極直流濺射裝置簡單,適合濺射金屬靶材和半導體靶材,但放電電壓高,基體溫升高、容易受到損傷,陰極靶電流較低,濺射速率較低,在高真空下不能濺射。為了避免二極直流濺射的缺點,人們在二極濺射裝置中引入發熱燈絲陰極,利用熱電子發射增強濺射氣體的電離,從而降低了濺射氣體的壓力和濺射電壓,增大了放電電流並使其能夠獨立控制。

3.3.2.2 射頻濺射

利用直流濺射方法沉積薄膜需要靶材具有良好的導電性,不適合用導電性較差的非金屬靶材制備薄膜。如果在兩電極之間施加一個交流電,當交流電的頻率超過50kHz時,兩極之間不斷振盪運動的電子可以從高頻電場中獲得足夠的能量,使氣體分子電離,從而可以在比二極濺射所需氣壓低一個數量級的氣壓下濺射;另外,高頻電場可經由其他阻抗形式耦合進入沉積室,擺脫電極是導體的限制。射頻濺射不但可以濺射金屬靶,還可以濺射介質靶。射頻濺射多採用13.56MHz。

3.3.2.3 磁控濺射

為了提高二極濺射的濺射速率和減弱二次電子撞擊基體發熱的不利影響,在二極濺射的陰極靶面上建立一個環形的封閉磁場,平行於靶面的磁場分量和垂直於靶面的電場構成約束二次電子的電子捕集阱。從靶面產生的二次電子在陰極位降區被加速獲得能量成為高能電子,當它們落入正交電磁場的電子捕集阱中時不能直接被陽極吸收,而是在正交電磁場中作迴旋運動,使二次電子到達陽極前的行程大大增加,增加了與濺射氣體的碰撞幾率,提高了濺射電流和濺射速率。此外,磁控濺射裝置的陽極在陰極附近,基體不在陽極上,這顯著抑制了二次電子對基體的轟擊發熱。

常用的磁控濺射靶形式包括平面磁控濺射靶、圓柱面磁控濺射靶和S槍磁控濺射靶。最初的磁控濺射是把磁場封閉在靶面附近,工件附近的等離子體密度很低,對薄膜沉積的干預效應不明顯。為了能夠利用具有適當能量的高密度離子流轟擊基體來改善薄膜的質量,開發了非平衡磁控濺射設備,其特徵是通過增大雜散磁場把等離子體范圍擴展到基體,利用離子轟擊干涉薄膜沉積過程,改善了薄膜的性能。

3.3.2.4 反應濺射

利用化合物作為靶材可以實現濺射,但在有些情況下化合物的濺射過程中會發生分解,導致沉積的薄膜化學成分與靶材有較大差別。解決這個問題的一個方法是通過調整濺射室內的氣體組成和壓力,限制化合物分解過程。另外,可以在濺射氣體中摻入適量的活性氣體,在濺射沉積的同時發生化學反應生成特定的化合物,完成從濺射、反應到沉積過程,這樣的濺射工藝稱為反應濺射。

反應濺射制備的薄膜純度高、成分可控性好,沉積溫度低,對基體限制少,適合大面積、均勻鍍膜和工業化生產;但在制備高阻值的介質薄膜時,如果反應氣體壓力過高會導致靶中毒、打弧及陽極消失等現象,使濺射過程不穩定,薄膜質量下降。為了避免這些不利影響,需要改變供電模式和反應氣體的供氣模式,可以選擇的供電模式採用自動滅弧電源、非對稱脈沖濺射電源和中頻交流電源等;反應氣體的供給模式包括柵網中隔分區供氣、脈沖進氣等。

3.3.2.5 中頻磁控濺射

中頻磁控濺射通常採用孿生靶結構並把交流電源接到兩個靶上,當處於負半周期時,第一個靶作為陰極被正離子轟擊濺射,而另外一個靶作為陽極;當處於正半周期時,第一個靶成為陽極,此時等離子體中電子被加速到達靶面,中和靶面絕緣部分累積的正電荷,而此時另外一個靶作為陰極被濺射。當交流電的頻率達到一定值以後,兩個靶互為陰陽極,可以消除打弧和陽極消失現象,保證了濺射過程的穩定性。常用的供電方式是對稱供電、正弦波形、40kHz、帶有自匹配網路的交流電源。

中頻磁控濺射靶採用非平衡磁場,增強了等離子體對薄膜沉積過程的干預效應;通過採用優化的反應氣體供給模式,可以進一步改進濺射過程的穩定性,是制備各種導電性較差的高性能薄膜的理想方法,已經開發出包括類金剛石(DLC)薄膜的多種功能薄膜。

DLC膜是含有sp2和sp3結合鍵的空間網狀結構的非晶碳膜,具有許多與金剛石類似的性能,且沉積溫度低、表面平整光滑、工藝比較成熟,在很多應用領域比金剛石薄膜更有優越性,目前被廣泛應用於刀具、模具、精密耐磨件、揚聲器、光碟、磁碟、光學增透及保護膜、場致發射平面顯示器件、太陽能電池、醫學等領域。

3.3.2.6 濺射鍍膜的應用

濺射鍍膜可以制備純金屬薄膜、合金薄膜及化合物薄膜等,被廣泛應用於機械、電子工業、太陽能利用、光學、裝飾、化工、軍事、生物醫學等領域。

3.3.3 離子鍍

離子鍍是在真空蒸發和濺射技術基礎上發展起來的一種新型鍍膜技術。離子鍍是在真空條件下,利用氣體放電使氣體或被蒸發物質部分電離,在工作氣體離子或被蒸發物質的離子轟擊作用下,將蒸發物質或其反應物沉積在基體表面的過程。等離子體的活性降低了化合物的合成溫度,離子轟擊可以改善薄膜的緻密度、組織結構和薄膜與基體的結合強度。

離子鍍可以分為直流二極型離子鍍、三極型及多陰極型離子鍍、射頻離子鍍、空心陰極離子鍍、熱絲弧離子鍍、真空陰極離子鍍及磁控濺射離子鍍等。

3.3.3.1 直流二極型離子鍍

直流二極型離子鍍在蒸發源和工件之間施加一個直流電壓,工件為負極;利用兩極之間的輝光放電使工作氣體和蒸發物質電離,形成的離子被基體附近的陰極位降區加速,高速轟擊基體表面干預薄膜的沉積。

3.3.3.2 三極型及多陰極型離子鍍

直流二極型離子鍍的離化率低,激發和維持輝光放電比較困難。為了克服這些不足,在蒸發源與基體之間加入了電子發射極和電子收集極,將高溫燈絲發射的大量電子引入等離子體區,增加了與蒸發粒子的碰撞幾率,提高了離化率;這樣的離子鍍工藝稱為三極型離子鍍。有時為了進一步提高離化率,在直流二極型離子鍍設備中引入多個電子發射極,稱為多陰極型離子鍍。

3.3.3.3 射頻離子鍍

射頻離子鍍是通過在基體與蒸發源之間設置用於增強工作氣體和蒸發物質離化的高頻感應線圈,實現蒸發、離化和加速三個過程單獨控制的離子鍍工藝,此方法離化率高,可以在高真空下沉積,容易進行活性反應離子鍍。

3.3.3.4 空心陰極離子鍍

用高熔點金屬鉭(或鎢)管作陰極,坩堝作陽極,在把設備抽至高真空後由鉭管向真空室通氬氣,開啟引弧電源點燃氣體,產生陰極輝光放電;由於空心陰極效應,空心鉭管內電流密度很大,大量Ar+轟擊鉭管管壁使其溫度上升到2000K以上,鉭管發射大量熱電子使輝光放電轉變為弧光放電,高密度的電子轟擊使坩堝中的材料蒸發。電子在向坩堝運動的過程中不斷與氬氣和蒸發物質碰撞使其電離,當在基體上施加一定的負偏壓時,在薄膜的沉積過程中會有大量離子轟擊基體表面。空心陰極離子鍍離化率高、繞鍍性好,可以用於金屬薄膜、合金薄膜及化合物薄膜。

3.3.3.5 熱絲弧離子鍍

熱絲弧離子鍍設備的頂部安裝熱陰極離子槍室,熱陰極由難熔金屬絲製成,通電加熱到高溫發射出大量熱電子,大量熱電子與熱陰極離子槍室內的氬氣碰撞發生弧光放電,產生高密度的等離子體。在熱陰極離子槍室與鍍膜室下部設置一個相對熱陰極帶正電的輔助陽極或坩堝,離子槍室內等離子體的電子被引入鍍膜室,在沉積空間形成穩定、高密度的低能電子束,起著蒸發源和離化源的作用。熱絲弧離子鍍的特點是一弧多用,熱陰極離子槍既是蒸發源,又是蒸發物質的離化源、基體的加熱源及轟擊凈化源,金屬離化率高,等離子體密度高,薄膜質量好,適合沉積TiN、TiCN、TiAlN、類金剛石(DLC)、金剛石等薄膜。其中TiN薄膜是具有良好的硬度、韌性、化學穩定性組合,是最為成熟的防護薄膜體系,被廣泛應用於建築材料、裝飾材料、工具材料、聲學材料等多個領域。TiN薄膜的合金化、多層化可以進一步改善TiN薄膜的性能。

3.3.3.6 真空陰極電弧離子鍍

真空陰極電弧離子鍍利用陰極電弧使被鍍膜材料直接蒸發並高度電離(今屬粒子的離化率達到75%~95%),在工件偏壓作用下,高度離化的粒子以較高的能量沉積在工件表面,生成固體薄膜。在沉積氣氛中引入反應性氣體可以進行活性反應離子鍍,生成化合物薄膜。

真空陰極電弧沉積技術可制備各種金屬膜、合金膜、化合物膜、多層膜和復合膜等,特別適用於刀具、模具、耐磨件的防護薄膜,另外,還適用於耐蝕、高檔裝飾塗層的制備,目前已經被廣泛應用於國防、機械、化工、輕工、紡織、日用五金等各個領域。

3.3.3.7 磁控濺射離子鍍

磁控濺射離子鍍是將磁控濺射和離子鍍結合起來的鍍膜技術,與普通磁控濺射離子鍍不同的是在基體上施加一個負偏壓來調制到達基體表面的離子能量,既實現了對磁控靶的穩定濺射,又實現了高能靶材離子對薄膜沉積過程的干預。

磁控濺射離子鍍可以制備金屬膜、合金膜及化合物膜,在硬質薄膜、耐蝕薄膜、裝飾薄膜、光學薄膜、微電子薄膜、醫用薄膜等領域被廣泛應用。

3.4 化學氣相沉積

化學氣相沉積是利用氣態的先驅反應物,通過原子、分子在固體表面的化學反應生成固態薄膜的過程。它是通過混合氣體與基體表面發生相互作用,使混合氣體中某些組分分解並在基體表面形成金屬、合金或化合物薄膜。

從反應動力學角度分析,要實現沉積反應,在初始混合氣體與固體表面作用和沉積反應的過程中,必須有一定的激活能量。根據激活方式的不同,化學氣相沉積分為熱化學氣相沉積、等離子體輔助化學氣相沉積(PACVD)、激光輔助化學氣相沉積(LCVD)、金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)等。

熱化學氣相沉積是在一定溫度條件下,利用混合氣體與表面的相互作用生成薄膜,設備簡單、可重復性好、繞鍍性好、薄膜與基體的結合強度高,但沉積溫度高,基體的選擇受到限制,主要用於在硬質合金或陶瓷刀具上制備硬質薄膜。

PACVD是依靠等離子體的能量激活氣體在固體表面的化學反應,在電子工業中獲得了廣泛應用,在刀具、模具及耐磨件表面的防護薄膜沉積方面的應用正在不斷增加。

LCVD是利用激光誘導、促進化學氣相沉積過程,它的沉積過程是激光與反應氣體或基體表面發生相互作用的過程,在太陽能電池、集成電路、特殊的功能薄膜、光學薄膜、硬質薄膜及超硬薄膜等制備方面具有重要的應用。

用金屬有機化合物代替無機化學氣相反應先驅體可以顯著降低化學氣相反應溫度。MOCVD能在低溫沉積各種無機物材料,廣泛應用於微波和光電子器件、先進的激光器等。

3.5 轉化塗層技術

將鋁合金材料作為陽極置入電解液中,通過電解可以在其表面形成轉化膜,提高表面硬度和耐腐蝕性。經過硬質陽極氧化處理,鋁合金錶面可形成厚度30~50m和硬度約Hv500的膜層,具有優異抗蝕及耐磨性能、絕緣性、化學穩定性及吸附性。陽極氧化處理適用於缸套、活塞、齒輪、葉輪、導軌、軸承、模具工程構件,此外,還是很好的塗裝底膜。

4 復合表面技術

單一的表面技術在實際應用上往往存在一定的局限,滿足不了服役條件所需的更高性能要求,這需要將多種表面處理技術結合起來,揚長避短,顯著改善工件的表面性能,這樣的方法稱為復合表面技術。例如為了改善氣相沉積薄膜與基體的結合強度,通常在沉積薄膜前先對基體進行化學熱處理,獲得一層較厚的高硬度過渡層。將熱噴塗與激光重熔結合起來,降低了塗層的內應力,改善了塗層的緻密性和與基體的結合強度。將離子注入與蒸發或濺射技術結合起來發展了離子束輔助沉積,顯著改善了薄膜的性能。

5 結語

作為改善工件性能有效而經濟的手段,表面技術獲得了迅速發展和廣泛應用,目前已經開發出多種先進的表面技術和表面材料,為國民經濟的發展作出了重要貢獻。但是,隨著工件服役條件的日益惡劣,傳統的表面技術和表面材料難以滿足工業界提出的日益苛刻的要求,這需要不斷開發新型的表面技術和表面材料;從材料設計、表面技術設備及工藝、服役條件等多方面入手,把基體、表面、環境作為一個系統,將多種表面技術結合起來,進一步改善工件的表面性能。

參考文獻

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中國真空學會薄膜專業委員會.2001.磁控濺射新技術

㈥ 表面工程技術與日常生活有什麼關系

表面工程技術與日常生活的關系:
表面及表面層的結構與性能在科學、技術和日常生活中的重要性是不言而喻的。如催化劑的催化行為是由表面成分和結構決定的;在半導體材料中,各種電性能通常是由材料的最外層微米數量級厚度的成分和結構控制的。工程中常見的三大失效形式—磨損、腐蝕和斷裂,前兩者是因表面破壞而失效,即使是疲勞斷裂,也往往是從受力最大的表面開始而逐漸向內部發展。失效破壞導致零部件報廢,設備停產,給國民經濟造成巨大的損失。表面工程學能直接針對許多貴重零部件的失效原因,實行局部表面強化或修復,對零部件進行預保護或重新恢復其使用價值,它的最大優勢是能夠以多種方法制備出優於本體材料性能的表面功能薄層,這層表面材料與製作部件的整體材料相比,厚度薄,僅占工件整體厚度的幾百分之一到幾十分之一,但卻賦於基體材料表面的原來沒有的特殊性能,從而滿足工程上對材料表面性能的要求。因此,開展表面工程學的研究,改善材料的表面性能,對於提高零件的使用壽命和可靠性;對於改善機械設備的性能、質量,增強產品的競爭能力;對於推動高新技術的發展;對於節約資源、美化人類生活,減少環境污染等方面都具有重要意義,其經濟效益和社會效益是顯而易見的。
開展表面工程學的研究,不僅在於其經濟意義,還在於其具有重要的學術價值。美國工程科學院為美國國會提供的2000年前集中力量加強發展的9項新科學技術中,有關材料方面的僅有材料表面科學與技術的的研究。在我國材料表面改性作為傳統材料性能優化的基礎研究也列入國家自然科學基金「九五」優先資助領域。在國家的節能節材九五規劃中建議將發展表面工程作為重大措施之一,並列出節能、節材示範項目。表面科學的研究可為表面技術的研究提供一定的理論指導;表面新技術的開發和完善又提出許多新的學術課題,表面工程學的研究也有力地促進了相關學科的發展。

㈦ 表面工程技術的分類

表面工程技術分類:表面改性、表面處理、表面塗覆、復合表面工程、納米表面工程技術。表面工程與人們的生產、生活息息相關。 工藝 實現手段 電鍍 合金電鍍、復合電鍍、電刷鍍、非晶態電鍍和非金屬電鍍 塗裝 特殊用途、特殊類型的新塗料和塗裝工藝 堆焊 埋弧自動堆焊、振動電弧堆焊、CO2保護自動堆焊和等離子堆焊 熱噴塗 火焰噴塗、電弧噴塗、等離子噴塗和爆炸噴塗 熱擴滲 固體滲、液體滲、氣體滲和等離子滲 化學轉化膜 化學氧化、陽極氧化、磷酸鹽膜和鉻酸鹽膜 彩色金屬 整體著色、吸附著色及電解著色 氣相沉積 化學氣相沉積和物理氣相沉積 三束改性 激光束改性、電子束改性和離子束改性

㈧ 現代表面工程技術的目錄

前言
第1章 概論
1.1 表面工程的定義、作用及任務
1.2 表面工程技術的分類及內容
1.3 表面工程技術的發展趨勢
參考文獻
第2章 金屬表面預處理及凈化
2.1 鹼液清洗
2.2 溶劑清洗
2.3 表面活性劑清洗
2.4 化學除銹
2.5 機械清理與表面精整
2.6 表面預處理新技術
2.7 表面預處理質量檢測與評定
參考文獻
第3章 電鍍與化學鍍技術
3.1 概述
3.2 電鍍技術工藝
3.3 化學鍍技術與工藝
3.4 鍍層質量及其檢驗
3.5 電鍍與化學鍍的環境保護和職業安全與衛生
參考文獻
第4章 電刷鍍技術
4.1 概述
4.2 電刷鍍溶液
4.3 電刷鍍設備和工輔具
4.4 電刷鍍工藝
4.5 電刷鍍鍍層性能、質量控制、缺陷及防止措施
4.6 電刷鍍技術的應用及典型實例
參考文獻
第5章 轉化膜技術
5.1 概述
5.2 鋁和鋁合金的陽極氧化
5.3 鋁及鋁合金的微弧等離子體氧化技術
5.4 化學轉化膜
5.5 金屬的著色和染色
參考文獻
第6章 塗料塗裝技術
6.1 概述
6.2 塗料
6.3 現代塗覆技術
6.4 塗膜固化
6.5 塗料與塗膜質量及其檢驗
6.6 塗裝技術中的安全與環境保護
6.7 塗料塗裝標准化
參考文獻
第7章 防銹封存包裝
7.1 概述
7.2 防銹封存包裝材料
7.3 防銹封存包裝技術
7.4 防銹封存包裝質量及其試驗與檢查
7.5 防銹封存包裝技術清潔化
參考文獻
第8章 熱噴塗技術
8.1 概述
8.2 熱噴塗材料
8.3 熱噴塗工藝及設備
8.4 熱噴塗工藝的技術基礎
8.5 熱噴塗塗層性能檢測、質量、控制、缺陷及防止措施
……
第9章 化學熱處理技術
第10章 氣相沉積技術
第11章 高能束表面改性技術
第12章 表面粘塗技術
第13章 液膜溶解擴散焊技術
第14章 熱浸鍍技術
第15章 表面分析與表面性能檢測
第16章 表面工程與摩擦學
參考文獻

㈨ 求《現代表面工程技術》酈振聲, 楊明安主編,北京: 機械工業出版社; 電子版

書名=現代表面工程技術

作者=酈振聲,楊明安主編;錢翰城,高心海副主編

頁數=610

出版日期=2007.06

主題詞=金屬表面處理 金屬表面保護


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