表面处理技术

表面处理技术简介

　　表面处理技术是改变材料表面特性，或通过对表面附加新的功能，使之成为功能性材料而使用的方法。表面处理包括从电镀到工件表面强化所用的各种处理方法。电镀是提高工件装饰性及耐蚀性的工艺;而表面强化则是只对被处理材料进行表面淬火，使其表面提高硬度，或者使已经淬火、硬化的表面进一步强化而使用的工艺。

　　以机械零件及工具为对象的表面处理法，大体上有3种。diyi种是表面淬火，在无其他元素参与的状态下，只硬化(强化)被处理材料表面的方法;第二种是在被处理材料表面热扩散其他元素的工艺，相当于渗碳、氮化、TRD工艺等;第三种是对材料表面涂覆不同于该材质的硬质覆膜的工艺，典型的方法有物理气相沉积(PVD)及化学气相沉积(CVD)。

　　机械零件及工具中，需要采用表面处理的主要原因有以下两个方面。其一是提高表面硬度;其二是将表面的材质置换为与原金属材料不同的物质。所有这些方法都有利于降低摩擦、磨损。

常见的表面处理技术

　　1、金属钝化

　　机械钝化和化学钝化是金属钝化的两种方式，所谓的钝化本质上是一个过程，就是指通过对金属表面状态进行处理从而引起金属表面具有了某些贵金属才有的特征。

　　化学钝化是指介质与金属在自然作用下产生的表面变化。另一种钝化方式为机械钝化，是一种金属表面状态在变化的情况下造成了金属自身的腐蚀率大大降低，但是件数的电势和电极并没有发生正相移动的钝化。溶液与金属相互融合是钝化的本质原理。

　　截止到目前为止，还没有相关的技术和文献资料能够为形成相膜理论作为理论论据支持。在具体的材料生产过程中，为了提高金属产品的抗腐蚀能力，可以采用钝化的处理措施，这种措施的适用范围极广能够适应各种环境。

　　2、热喷涂

　　热喷涂技术本质上是让非金属或者细微分散的金属表面形成具有各种不同功能的表面涂层技术，其原理便是使用土层材料在其半融化或者融化的过程中沉淀积累到机体表面，这种基体表面经过一定的制备，Z终在基体上形成一定的沉积层。

　　热喷涂技术能够对产品起到一定的修复作用，电弧喷涂和有火喷涂时Z常用的方法，喷涂时主要利用样子燃烧产生的热流，非金属或者金属材料一般都是丝状或者粉末状，由于受到加热作用变成半融化和融化状态，然后再借助压缩空气或者自身的速度被喷涂到已经经过处理的基体表面。

　　把材料涂于处理材料的表面值得便是电弧喷镀，等离子喷镀技术也是喷涂技术的一种。目前此种技术也在社会科技水平进步的脚步里找到了全新的发展目标，那便是专业化和智能化的发展方向。

　　3、渗透扩散处理

　　此种处理措施的ZD是将要处理的产品置入一定的液体之中，这种液体需要经过一定的准备，这样产品能够与液体中的相关成分通过渗透、扩散进行融合，从而产生基体与溶液的更深层次的结合，于是这两种物品结合的优势和特点便会同时表现在产品之上。

　　材料与渗透液体之间可以相互作用和影响是此技术的核心内容，而且渗透和扩散后材料表面也没有明显的分层出现。这种技术的使用目的在于提升产品的耐腐蚀度，一旦产品置于易腐蚀、潮湿的环境下便可体现出改技术的优势。

　　4、电镀处理法

　　工件在电解质溶液中表现为阴极，表面的电镀层是在外电流的作用下形成的，这种方法称为电镀法。

　　具体的电镀过程中，是将钴、镍类金属放置在电镀槽内，金属通过连续沉积到钻头的钢体Z终胎体层形成，同时金刚石微粉也被风层次的布在钻头镀面上。金刚石被均匀埋在金属胎体之中也被称之为工作层。例如钢铁发蓝，则可把钢铁放入氧化溶液里，工件表面经过化学作用形成氧化膜。这种电镀处理技术在化学材料表面处理中很常见并且起到很重要的作用。

　　值得注意的是，电镀法的使用对于材料有着很高的要求，一般情况下材料只有在表面没有锈蚀和杂物并且相对凭证的情况下才能使用电镀法，Z终达到理想的电镀效果。

　　5、化学镀处理法

　　不同于电镀法利用电流层对金属进行电镀处理，化学镀的原理是通过产生在物体之间的化学反应进行的处理方法，首先要了解实际材料的情况，准备好具有针对性要求的化学液体，然后放置好化学溶液将需要处理的材料置入其中待其产生化学反应，这里无需产生渗透环节。

　　6、激光处理技术

　　近年来激光处理技术得到了高速的发展并成为一项逐渐被认可的技术，激光处理技术起步虽晚，但是经过几年的发展技术水平已经较为出众，材料表面经过大功率的激光处理，通过这种处理方式物体材料表面的化学性质和物理性质都产生了变化，这样物体材料的使用价值便会被提升。

　　激光处理技术具有精密度高、成本低的特点，在现阶段的广大工业生产中被广泛的使用和推广。该技术在进行表面处理时仅需较短的时间便能完成工作，因此具有大幅度提高生产力的能力，促进生产效率的提高。

　　7、航空复合材料

　　航空事业随着经济的发展也实现了迅速崛起，而航空设备中的一些精密元件的质量也决定着设备的使用周期。很多元件都需要具备抗高温、抗腐蚀、抗压力等条件。然而元件在本身加工的过程中本身就存在着一定的缺陷，导致材料出现损耗。此时需要化学材料对其进行表面处理。

　　近年来这些技术已经相对完善，但是仍然还有许多未知的技术层面需要后续的研究提供技术支持和数据保障。

　　8、手工处理

　　如刮刀、钢丝刷或砂轮等。用手工可以除去工件表面的锈迹和氧化皮等。这种物理处理技术是Z传统的技术，适用于一些大型元件。但手工处理劳动强度大、生产效率低，质量差，清理不彻底，并且随着科技的发展，这种技术也逐渐地被其它技术代替。

表面处理技术应用——材料表面强化

　　1、覆盖强化的方法

　　在材料表面强化的过程中，可以采用覆盖强化的处理方法。

　　所谓的覆盖强化处理方法，就是在材料的表面增加一个覆盖层，如涂漆层、电镀层等。覆盖层可以对机械工程的材料形成表面覆盖，增加机械工程材料的强度、持久度、硬度等。一般来说，机械工程行业常常应用气相沉积方法和喷涂的方法进行覆盖强化，这两种方法的可靠性相对较好，可以提升机械工程材料的整体性能。

　　在覆盖强化处理方法中，热喷涂的方法Z为常见，这种方法是将喷涂的材料放在高温区域进行加热，当温度上升到一定程度时，喷涂材料融化成小型颗粒，喷射器将小型颗粒喷射到机械工程材料的表面，可以形成一层覆盖层，紧紧附着在机械工程材料的外部。

　　不同质量的喷射材料覆盖效果也不同，因此在采用热喷涂方法的过程中，应该选择耐腐蚀、抵抗性较好的喷涂材料。

　　2、变形强化的方法

　　在材料表面强化的过程中，可以采用变形强化的处理方法。

　　所谓的变形强化处理方法，就是在机械工程材料表面增加金属覆盖层，使金属外壳依附在材料之上，形成双层覆盖结构，提高机械工程材料的强度。

　　在应用这一方法时，技术人员需要应用喷丸方法、滚压方法等使金属材料发生形变，值得注意的是，有很多金属材料的变形性较差，技术人员应该选择变形程度较大的金属材料作为覆盖层，在金属材料发生冷塑性变形之后，可以将金属材料焊接在机械工程材料的表面，形成有效的强化层。

表面处理技术应用——材料表面保护

　　1、镀类的方法

　　在材料表面保护的过程中，可以采用镀类的处理方法。

　　电镀法：

　　所谓的电镀法，就是将金属材料放在化学溶液中，并在化学溶液中导入电流，在电流作用下，化学溶液的电离子附着到金属材料的表面，形成防护层。电镀方法的表现形式很多，在进行电镀操作时，可以根据机械工程材料的不同，选择合适的电镀方法。

　　和其他表面保护处理方法相比，电镀方法具有一定的特殊性。电镀方法具有明显的技术优势，采用这一方法处理的机械工程材料质量比较好，而且保护层相对牢固。值得注意的是，应用这一方法进行处理的防护层制作效率比较低。

　　由于电镀法的生产效率受到限制，其应用范围也相对有限，在机械工程材料防护、机械工程材料修复、机械工程材料装饰这三个领域，电镀法的应用比较多。

　　化学镀法：

　　所谓的化学镀法就是应用化学药剂将化学药剂涂抹在金属材料上，使离子转化生成的一种方法。化学镀法的应用范围非常广泛，无论是金属材料还是非金属材料，化学镀法都能对这些材料进行化学保护，施加防护层。

　　热浸镀法：

　　所谓的热浸镀法就是把金属材料放在高温加热的金属液体环境中，在一定时间范围内取出金属材料，然后在金属上方粘合热镀层。热浸镀法的技术成本比较低，制作工艺比较简单，因此受到了机械制造行业的广泛欢迎。

　　2、转化膜的方法

　　在材料表面保护的过程中，可以采用转化膜的处理方法。

　　化学氧化方法：

　　当机械工程材料为钢铁材料时，可以把机械工程材料放在高温加热的氧化溶液环境中，在温度的作用下，机械工程材料的表面会覆盖一层氧化膜，这层氧化膜可以隔绝机械工程材料和外部的空气，对机械工程材料形成防护。

　　机械工程材料为铝制材料时，可以把机械工程材料放在弱碱或弱酸中。弱碱和弱酸与铝制材料会发生化学反应，形成氧化膜，这层氧化膜也可以起到较好的防护作用。

　　磷化处理方法：

　　所谓的磷化处理方法就是把机械工程材料浸入到磷酸溶液中，机械工程材料和磷酸发生作用，会形成一层薄膜。磷化膜具有明显的特点，在磷化膜中磷酸铁等组成部分，磷酸铁呈黑色，因此磷化膜也呈灰黑色。

　　磷化膜相对较薄，但是磷化膜和机械工程材料的粘合效果非常好，当外部通过电流时，磷化膜可以隔绝机械工程材料，避免材料出现导电等问题，增加工作人员的安全风险。对磷化膜进行分析，可以发现磷化膜有极强的抗腐蚀能力，可以提高机械工程材料的防腐性能。

　　磷化处理可以根据温度的不同分为以下三种：diyi种是低温的磷化处理方法;第二种是中温的磷化处理方法;第三种是高温的磷化处理方法。

　　低温磷化处理方法的操作性较好，但是抵抗能力比较弱。中温的磷化处理方法抵抗性较好，但是配制相对复杂。高温的磷化处理方法抗腐蚀能力非常强，但是技术要求比较高。

　　3、涂料的方法

　　在材料表面保护的过程中，可以采用涂料的处理方法：

　　①涂料的涂抹方法：在机械工程材料的外部，技术人员可以涂抹一层涂料，将机械工程材料与外部空气隔绝开来。常用的涂料有红丹漆等，这些漆料有很好的防腐效果。一些机械工程材料为钢铁材料，容易生锈，此时可以在红丹漆等材料中加入钝化剂;

　　②塑料的涂抹方法：在机械工程材料的外部，技术人员可以涂抹一层塑料薄膜，隔绝机械工程材料和外部空气，提高材料的防腐蚀性能;

　　③防锈油的涂抹方法：在机械工程材料的表面，技术人员可以涂抹一层防锈油。当防护期比较短时，技术人员可以在防锈油中添入矿物材料。当防护期比较长时，技术人员可以在防锈油中添入凡士林等材料;

　　④包覆方法：在机械工程材料表面，技术人员可以涂抹黄铜材料、铝镍材料等，形成金属的防护层，对机械工程材料施加防护。

表面处理技术应用——材料表面装饰

　　1、抛光的方法

　　在材料表面装饰的过程中，可以采用抛光的处理方法。所谓的抛光处理方法就是在机械和化学的作用下使用抛光机，对机械工程材料的表面进行光整加工。在应用这一方法的过程中，需要在机械工程材料的表面涂抹一层抛光膏，然后把机械工程材料绑在抛光轮上，对材料施加巨大的摩擦力。

　　在摩擦力的作用下，机械工程材料表面温度升高，可以形成一层熔流层。熔流层对金属表面形成了填补，可以把机械工程材料的表面打造成平滑的镜面。抛光方法在机械工程材料装饰中的应用非常广泛，可以收获良好的表面修饰效果。

　　2、装饰镀的方法

　　在材料表面装饰的过程中，可以采用装饰镀的处理方法。所谓的装饰镀方法，就是以电镀方法作为基础，对机械工程材料进行光亮电镀。

　　在应用这一方法的过程中，需要在机械工程材料的表面添加光亮剂，形成光亮的表面。一般来说，光亮镀镍层的应用Z为普遍，在形成光亮镍镀层时，技术人员需要在镀层加入光亮离子，然后形成光亮镀烙。

　　3、着色的方法

　　在材料表面装饰的过程中，可以采用着色的处理方法。所谓的表面着色方法，就是在机械工程材料的表面进行操作，形成一层金属化合物薄层。金属化合物有一定的颜色，如黄铜呈金色、钢铁呈银色等。通过金属化合物薄层，机械工程材料可以附着一层颜色。

　　在机械工程材料附着颜色之后，技术人员可以对机械工程材料进行抛光，使外部颜色更加自然。着色工艺不同，机械工程材料的光泽度也不同，因此在应用这一方法的过程中，要根据机械工程材料的不同，选择合适的着色制件。