Hiệu quả của việc xử lý bề mặt:
1. Cải thiện khả năng chống ăn mòn và chống mài mòn của bề mặt, đồng thời làm chậm, loại bỏ và sửa chữa sự thay đổi và hư hỏng của bề mặt vật liệu;
2. Làm cho vật liệu thông thường có được bề mặt với các chức năng đặc biệt;
3. Tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí và cải thiện môi trường.
Phân loại các quy trình xử lý bề mặt kim loại
Mô tả phân loại của quá trình xử lý bề mặt
Công nghệ sửa đổi bề mặt thay đổi hình thái bề mặt, thành phần pha, vi cấu trúc, trạng thái khuyết tật và trạng thái ứng suất của vật liệu thông qua các phương pháp vật lý và hóa học để có được quá trình xử lý bề mặt với hiệu suất cần thiết.Thành phần hóa học của bề mặt vật liệu không thay đổi.
Công nghệ tạo hợp kim bề mặt cho phép các vật liệu thêm vào đi vào ma trận thông qua các phương pháp vật lý để tạo thành một lớp hợp kim để đạt được quy trình xử lý bề mặt với các đặc tính cần thiết.
Công nghệ màng chuyển đổi bề mặt là một quá trình xử lý bề mặt phản ứng hóa học các vật liệu được thêm vào với chất nền để tạo thành màng chuyển đổi nhằm đạt được hiệu suất cần thiết.
Công nghệ tái tạo bề mặt là một quá trình xử lý bề mặt cho phép các vật liệu được thêm vào tạo thành lớp mạ và lớp phủ trên bề mặt nền thông qua các phương pháp vật lý và hóa học để đạt được hiệu suất cần thiết.Ma trận không tham gia vào quá trình hình thành lớp phủ
Nó có thể được chia thành bốn loại: công nghệ biến đổi bề mặt, công nghệ tạo hợp kim bề mặt, công nghệ màng chuyển đổi bề mặt và công nghệ phủ bề mặt.
1 、 Công nghệ sửa đổi bề mặt
1. Làm cứng bề mặt
Làm nguội bề mặt đề cập đến phương pháp xử lý nhiệt nhằm tăng cường bề mặt của các bộ phận sau khi làm nóng lớp bề mặt bằng austenitize nhanh chóng mà không làm thay đổi thành phần hóa học và cấu trúc trung tâm của thép.
Các phương pháp chính của quá trình dập tắt bề mặt bao gồm dập tắt ngọn lửa và gia nhiệt bằng cảm ứng, và các nguồn nhiệt phổ biến bao gồm ngọn lửa như oxyacetylene hoặc oxypropane.
2. Tăng cường bề mặt bằng laser
Gia cố bề mặt bằng laser là sử dụng chùm tia laser hội tụ để bắn vào bề mặt phôi, làm nóng vật liệu cực mỏng trên bề mặt phôi đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ thay đổi pha hoặc điểm nóng chảy trong thời gian rất ngắn, sau đó làm nguội rất nhanh thời gian ngắn để làm cứng bề mặt phôi.
Tăng cường bề mặt bằng laser có thể được chia thành điều trị tăng cường chuyển đổi bằng laser, điều trị hợp kim hóa bề mặt bằng laser và điều trị lớp phủ bằng laser.
Làm cứng bề mặt bằng laser có vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, biến dạng nhỏ và hoạt động thuận tiện.Nó chủ yếu được sử dụng cho các bộ phận được gia cố cục bộ, chẳng hạn như khuôn phôi, trục khuỷu, cam, trục cam, trục spline, ray dẫn hướng dụng cụ chính xác, dao cắt thép tốc độ cao, bánh răng và ống lót xi lanh của động cơ đốt trong.
3. Chụp bắn
Shot pening là công nghệ phun một số lượng lớn đạn chuyển động tốc độ cao lên bề mặt của các bộ phận, giống như vô số búa nhỏ đập vào bề mặt kim loại, do đó bề mặt và bề mặt phụ của các bộ phận sẽ có biến dạng dẻo nhất định để đạt được độ cứng.
Shot pening có thể cải thiện độ bền cơ học, khả năng chống mài mòn, chống mỏi và chống ăn mòn của các bộ phận;Thường được sử dụng để làm sạch bề mặt và tẩy cặn;Loại bỏ ứng suất dư của vật đúc, rèn và hàn.
4. Lăn
Cán là một quá trình xử lý bề mặt trong đó con lăn hoặc con lăn cứng được sử dụng để ép bề mặt của phôi đang quay ở nhiệt độ phòng và di chuyển dọc theo hướng chung để làm biến dạng dẻo và cứng bề mặt phôi để có được bề mặt chính xác, mịn và tăng cường hoặc mẫu cụ thể.
Nó thường được sử dụng cho các bộ phận đơn giản như hình trụ, hình nón và mặt phẳng.
5. Vẽ dây
Kéo dây là phương pháp xử lý bề mặt làm cho kim loại đi qua khuôn cưỡng bức dưới tác dụng của ngoại lực, diện tích tiết diện kim loại bị nén, và có được hình dạng và kích thước yêu cầu của diện tích tiết diện, được gọi là dây kim loại quy trình vẽ.
Có thể vẽ thành các đường thẳng, đường ngẫu nhiên, đường gợn sóng và đường xoắn ốc tùy theo nhu cầu trang trí.
6. Đánh bóng
Đánh bóng là một phương pháp hoàn thiện để sửa đổi bề mặt của các bộ phận.Nói chung, chỉ có thể có được các bề mặt nhẵn và không thể cải thiện hoặc thậm chí duy trì độ chính xác gia công ban đầu.Với các điều kiện gia công trước khác nhau, giá trị Ra sau khi đánh bóng có thể đạt 1,6 ~ 0,008 μ m。
Nó thường được chia thành đánh bóng cơ học và đánh bóng hóa học.
2 、 Công nghệ hợp kim bề mặt
1. Xử lý nhiệt bề mặt bằng hóa chất
Quá trình điển hình của công nghệ tạo hợp kim bề mặt là xử lý nhiệt bề mặt hóa học, là quá trình xử lý nhiệt đặt phôi vào một môi trường cụ thể để làm nóng và cách nhiệt, để các nguyên tử hoạt động trong môi trường thâm nhập vào bề mặt phôi làm thay đổi thành phần hóa học. và cấu trúc của bề mặt phôi, và sau đó thay đổi hiệu suất của nó.
So với làm nguội bề mặt, xử lý nhiệt bề mặt bằng hóa chất không chỉ thay đổi cấu trúc bề mặt của thép mà còn thay đổi thành phần hóa học của nó.Theo các nguyên tố xâm nhập khác nhau, nhiệt luyện hóa học có thể được chia thành cacbon hóa, amoni hóa, xâm nhập nhiều nguyên tố, xâm nhập các nguyên tố khác, v.v ... Quá trình xử lý nhiệt hóa học bao gồm ba quá trình cơ bản: phân hủy, hấp thụ và khuếch tán.
Hai phương pháp chính của xử lý nhiệt bề mặt hóa học là thấm cacbon và thấm nitơ.
Ngược lại thấm cacbon và thấm nitơ
Mục tiêu Cải thiện độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn và độ bền mỏi của phôi, đồng thời duy trì độ dẻo dai tốt của tim.Cải thiện độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn, độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn của phôi.
Vật liệu chứa 0,1-0,25% C thép cacbon thấp.Carbon càng cao, lõi càng thấp.Nó là thép cacbon trung bình chứa Cr, Mo, Al, Ti và V.
Các phương pháp phổ biến: thấm cacbon bằng khí, thấm cacbon rắn, thấm cacbon chân không, thấm nitơ khí và thấm nitơ ion
Nhiệt độ 900 ~ 950 ℃ 500 ~ 570 ℃
Độ dày bề mặt thường là 0,5 ~ 2mm, không quá 0,6 ~ 0,7mr
Nó được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận cơ khí như bánh răng, trục, trục cam, vv của máy bay, ô tô và máy kéo.Nó được sử dụng cho các bộ phận có yêu cầu về độ bền và độ chính xác cao, cũng như các bộ phận chịu nhiệt, chống mài mòn và chống ăn mòn.Chẳng hạn như trục nhỏ của dụng cụ, bánh răng tải nhẹ và trục khuỷu quan trọng.
3 、 Công nghệ phim chuyển đổi bề mặt
1. Làm đen và phốt phát hóa
Làm đen: Quá trình nung nóng thép hoặc các bộ phận bằng thép đến nhiệt độ thích hợp trong hơi nước không khí hoặc hóa chất để tạo thành màng oxit màu xanh hoặc đen trên bề mặt của chúng.Nó cũng trở nên hơi xanh.
Phốt phát hóa: quá trình phôi gia công (các bộ phận bằng thép hoặc nhôm hoặc kẽm) được ngâm trong dung dịch phốt phát hóa (một số dung dịch gốc phốt phát axit) để lắng đọng một lớp màng chuyển đổi phốt phát tinh thể không hòa tan trong nước trên bề mặt, được gọi là quá trình phốt phát hóa.
2. Anodizing
Nó chủ yếu đề cập đến quá trình anodizing của nhôm và hợp kim nhôm.Anodizing là quá trình nhúng các bộ phận bằng nhôm hoặc hợp kim nhôm vào chất điện phân axit, đóng vai trò là cực dương dưới tác dụng của dòng điện bên ngoài và tạo thành một lớp màng oxi hóa chống ăn mòn kết hợp chắc chắn với lớp nền trên bề mặt của bộ phận.Màng oxit này có các đặc tính đặc biệt như bảo vệ, trang trí, cách nhiệt và chống mài mòn.
Trước khi anốt hóa, phải tiến hành đánh bóng, tẩy dầu mỡ, làm sạch và các xử lý sơ bộ khác, sau đó là rửa, nhuộm màu và làm kín.
Ứng dụng: Nó thường được sử dụng để xử lý bảo vệ một số bộ phận đặc biệt của ô tô và máy bay, cũng như xử lý trang trí cho hàng thủ công mỹ nghệ và các sản phẩm phần cứng hàng ngày.
4 、 Công nghệ phủ bề mặt
1. Phun nhiệt
Phun nhiệt là làm nóng và nấu chảy các vật liệu kim loại hoặc phi kim loại, và liên tục thổi và phun chúng lên bề mặt của phôi bằng khí nén để tạo thành một lớp phủ liên kết chắc chắn với bề mặt, để đạt được các tính chất vật lý và hóa học cần thiết từ bề mặt của phôi.
Công nghệ phun nhiệt có thể cải thiện khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt và cách nhiệt của vật liệu.Nó có ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực, bao gồm hàng không vũ trụ, năng lượng nguyên tử, điện tử và các công nghệ tiên tiến khác.
2. Mạ chân không
Mạ chân không là một quá trình xử lý bề mặt để lắng các màng kim loại và phi kim loại khác nhau trên bề mặt kim loại bằng cách bay hơi hoặc phún xạ trong điều kiện chân không.
Bằng cách mạ chân không, có thể thu được một lớp phủ bề mặt rất mỏng, có ưu điểm là tốc độ nhanh, bám dính tốt và ít chất ô nhiễm.
Nguyên tắc của Mạ phún xạ chân không
Theo các quy trình khác nhau, mạ chân không có thể được chia thành mạ bay hơi chân không, mạ phún xạ chân không và mạ ion chân không.
3. Mạ điện
Mạ điện là một quá trình điện hóa và oxy hóa khử.Lấy ví dụ về mạ niken: Nhúng các chi tiết kim loại vào dung dịch muối kim loại (NiSO4) làm cực âm, và dùng tấm niken kim loại làm cực dương.Sau khi bật nguồn DC, lớp mạ niken kim loại sẽ đọng lại trên các bộ phận.
Phương pháp mạ điện được chia thành phương pháp mạ điện thông thường và phương pháp mạ điện đặc biệt.
4. Lắng đọng hơi
Công nghệ lắng đọng hơi là một loại công nghệ phủ mới, trong đó một chất ở pha hơi có chứa các phần tử lắng đọng được lắng đọng trên bề mặt vật liệu bằng các phương pháp vật lý hoặc hóa học để tạo thành một màng mỏng.
Theo các nguyên tắc khác nhau của quá trình lắng đọng, công nghệ lắng đọng hơi có thể được chia thành lắng đọng hơi vật lý (PVD) và lắng đọng hơi hóa học (CVD).
Sự lắng đọng hơi vật lý (PVD)
Lắng đọng hơi vật lý (PVD) đề cập đến công nghệ hóa hơi vật liệu thành nguyên tử, phân tử hoặc ion bằng phương pháp vật lý trong điều kiện chân không và lắng đọng một lớp màng mỏng trên bề mặt vật liệu thông qua một quá trình hơi.
Công nghệ lắng đọng vật lý chủ yếu bao gồm bay hơi chân không, phún xạ và mạ ion.
Sự lắng đọng hơi vật lý có nhiều loại vật liệu nền và vật liệu phim phù hợp;Quy trình đơn giản, tiết kiệm nguyên liệu và không gây ô nhiễm;Màng thu được có ưu điểm là độ bám dính chặt chẽ giữa màng và chất nền, độ dày màng đồng đều, độ nén chặt, ít lỗ kim, v.v.
Nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực máy móc, hàng không vũ trụ, điện tử, quang học và công nghiệp nhẹ để chuẩn bị các loại phim chống mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt, dẫn điện, cách điện, quang học, từ tính, áp điện, bôi trơn, siêu dẫn và các loại phim khác.
Sự lắng đọng hơi hóa học (CVD)
Lắng đọng hơi hóa học (CVD) là phương pháp tạo màng kim loại hoặc hợp chất trên bề mặt đế bằng sự tương tác của hỗn hợp khí và bề mặt đế ở một nhiệt độ nhất định.
Do khả năng chống mài mòn tốt, chống ăn mòn, chịu nhiệt, tính chất điện và quang học, màng CVD đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cơ khí, hàng không vũ trụ, giao thông vận tải, công nghiệp hóa chất than và các lĩnh vực công nghiệp khác.
