《复合表面处理》PPT课件

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1、1过去的10多年中，在表面工程的研究领域取得了长足的进展，主要表现在以下几个方面：（1）传统工艺的优化（比如，电镀及化学镀、表面堆焊、热喷涂及化学热处理）；（2）现代技术的工业化应用（比如，CVD及PVD、等离子化学热处理、等离子喷涂及离子注入）；（3）新型混合工艺的出现（比如，等离子浸没离子注入及等离子源离子注入）；第八章材料复合表面处理技术2（4）新型表面涂层材料的涌现（比如，金刚石及类金刚石涂层）。单一的表面处理工艺尽管能够改善工件的耐磨性、耐腐蚀性及疲劳强度；但每一种表面处理工艺均具有自身的优点及一定的局限性，现代机械设备的发展对零、

2、部件的使用性能提出了越来越高的要求，应用单一的表面处理工艺已难以满足这些要求，在这种背景之下，第二代表面处理工艺或称复合表面处理工艺就应运而生了。第八章材料复合表面处理技术3复合表面处理就是同时使用两种或两种以上的表面处理工艺以达到进一步强化表面性能目的。目前已开发的一些复合表面处理如等离喷涂与激光辐照复合、热喷涂与喷丸复合、化热处理与电镀复合、激光淬火与化学热处理复合、化学热处理与气相沉积复合等，已经取得良效果，有的还收到意想不到的效果。如对渗硼进行激光微熔处理，不仅能细化硼化物，获得小的共晶，而且使表层组织致密，较大幅度提韧性和耐磨性。第

3、八章材料复合表面处理技术4复合表面处理技术的主要作用是：改善摩擦学性能使极小磨损率与较厚耐磨层并存，增强复杂应力条件下的摩擦学性能，从而提高材料的使用性能。提高防腐蚀性能提高材料表面的正电位，减少疏松或孔隙，覆盖住材料表面的微观粗糙度，避免表面与基体之间产生类柱状晶组织，使膜层厚度与耐蚀性之间达到最佳组成，从而大幅度提高耐蚀性。第八章材料复合表面处理技术5增加表面装饰性材料耐磨性和耐蚀性的有机结合增加了材料表面层的持久性和多色泽的组合，达到理想的装饰性效果。改进施工工艺性用作塑料金属化处理（表面导电性处理）、印刷电路板制作，油漆底层等，增强表

4、面处理层的附着性和工艺效果（如导电性好，结合强度高，油漆表面光泽，漆膜耐蚀性强等）。第八章材料复合表面处理技术6根据两种单一工艺之间的相互作用以及其对复合涂层综合性能的相对贡献，复合表面处理工艺大致可以分为两类：（1）两种单一工艺互补，综合性能由两者共同产生；（2）一种工艺递补或增强另一种工艺，即作为前处理或后处理工艺，其综合性能主要与其中一种工艺有关。渗氮钢的PVD处理是第一类工艺的典型代表；而喷涂涂层的电子束表面重熔则是第二类工艺的典型代表。第八章材料复合表面处理技术7化学热处理＋薄膜复合工艺在表面复合处理技术中，化学热处理工艺主要是对工

5、件进行气体氮化、离子氮化及氮碳共渗。1．氮化＋薄膜复合工艺将氮化与薄膜技术结合起来对钢作表面处理，可进一步改善材料的摩擦学性能，从而提高其承载能力。第八章材料复合表面处理技术8化学热处理＋薄膜复合工艺1．氮化＋薄膜复合工艺将氮化与薄膜技术结合起来对钢作表面处理，可进一步改善材料的摩擦学性能，从而提高其承载能力。由于氮化后的钢表面有较深的硬化层（>0.3mm），具有一定的硬度、耐磨性和残余压应力，构成了TiN、CrN等超硬薄膜的理想支承体，其承载能力远远超过单一超硬薄膜或氮化物层。第八章材料复合表面处理技术9化学热处理＋薄膜复合工艺1．氮化＋薄

6、膜复合工艺同时，因为增加了硬化层的总厚度，减少了从TiN、CrN表面到钢基体之间的硬度梯度，使得材料表面的耐腐蚀性、耐磨性、滚动接触疲劳强度和TiN、CrN层的附着性能都大为提高。第八章材料复合表面处理技术10化学热处理＋薄膜复合工艺2.离子氮化＋激光相变硬化离子氮化和激光相变硬化是提高材料表面耐磨性的十分实用而有效的两种表面处理技术，将这两种技术相结合形成的离子氮化＋激光相变硬化复合处理技术显示出良好的应用发展前景。第八章材料复合表面处理技术11化学热处理＋薄膜复合工艺2.离子氮化＋激光相变硬化对42CrMo钢进行的试验研究表明：复合处理的

7、表面硬度及硬化层深度分别为950HV及0.46mm，远远高于单一离子氮化和单一激光相变硬化的表面硬度及硬化层深度；其耐磨性比单一离子氮化提高75%，比单一激光相变硬化提高38%。第八章材料复合表面处理技术12化学热处理＋薄膜复合工艺3.氮碳共渗＋氧化/氧化抛光/复合工艺氮碳共渗＋氧化/氧化/抛光复合工艺的处理过程包括五个步骤：（1）工件在350℃左右预热，保温时间视工件而定。（2）在570℃进行氮碳共渗，保温时间一般在30～120分钟。第八章材料复合表面处理技术13化学热处理＋薄膜复合工艺3.氮碳共渗＋氧化/氧化抛光/复合工艺（3）氮碳共渗后

8、将工件立即移至380℃左右的氧化性盐浴中直接保温20分钟左右。（4）工件轻度机械抛光获得要求的表面粗糙度。（5）再次在氧化性盐浴中浸渍20分钟左右。氮碳共渗可使钢制