表面涂層技術(shù)論文

　　模具是制造業(yè)的基礎(chǔ)工序,模具表面涂層技術(shù)是模具制造領(lǐng)域的重要環(huán)節(jié),這是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的表面涂層技術(shù)論文，僅供參考!

　　表面涂層技術(shù)論文篇一

　　鋼表面鑄滲燒結(jié)涂層分析

　　【摘要】鑄滲工藝鑄造表面復(fù)合材料是鑄造金屬基復(fù)合材料的一個重要組成部分。它把高硬度、高熔點(diǎn)、高彈性模量、耐磨、耐蝕的陶瓷顆?；蚶w維復(fù)合在不同性能的金屬表面, 既可使整個構(gòu)件具有滿足工況要求的強(qiáng)韌性, 又可使構(gòu)件表面一定厚度范圍內(nèi)具有高的耐磨、耐蝕性,并能延長使用壽命。本文主要就鑄滲材料和鑄滲工藝的發(fā)展和鑄滲法存在的問題作一些淺顯的探討。

　　【關(guān)鍵詞】鑄滲材料鑄滲工藝問題

　　前言

　　近年來.我國鑄造業(yè)獲得了飛躍式的發(fā)展，從2000年至2003年.中國鑄件產(chǎn)量躍居世界首位.從2003年至今中國鑄件產(chǎn)量依舊保持持續(xù)增長。這種趨勢在近期內(nèi)有可能將繼續(xù)保持并保證中國鑄造業(yè)的持續(xù)繁榮。但在鑄造業(yè)繁榮的背后。也存在著形勢嚴(yán)峻的一面。能源環(huán)境的制約以及國際鑄造科技競爭加劇和知識產(chǎn)權(quán)的保護(hù)強(qiáng)化已成為我國鑄造業(yè)發(fā)展的瓶頸，發(fā)展節(jié)約環(huán)保型、科技創(chuàng)新型鑄造之路刻不容緩。

　　一、 鑄滲材料的發(fā)展

　　(1)表面合金化

　　表面合金化是鑄造技術(shù)與表面冶金強(qiáng)化技術(shù)的結(jié)合.是利用鑄造時液態(tài)金屬的熱量將待滲元素熔化、分解、擴(kuò)散，從而在鑄件表面形成特殊性能的合金層。起到表面強(qiáng)化作用。鑄造表面合金化的基本原理鑄造表面合金化又稱鑄滲，首先將要鑄滲的合金粉末或陶瓷顆粒等增強(qiáng)相預(yù)先同定(通過涂料或以膏塊形式粘貼)在型壁的特定位置上，然后澆注金屬液。讓金屬液通過孔隙滲透到合金涂層內(nèi)，包圍合金顆粒，在熔劑和其它添加劑的共同作用下。通過一系列高溫冶金物化反應(yīng)在原涂層所在位置形成合金化層。

　　(2)外加強(qiáng)化相表面材料復(fù)合

　　最常用的是加入陶瓷顆粒，陶瓷顆粒按穩(wěn)定性從小到大依次為：碳化物、氮化物和氧化物，一般碳化物、氮化物用于常溫磨損工況，而高溫磨損工況最好采用氧化物。WC是使用最多的一種鑄滲劑，與鋼鐵材料相比，WC具有高硬度和高紅硬性，同時它的抗壓強(qiáng)度、導(dǎo)熱和楊氏模量比鋼鐵材料高2～4倍，更重要的是WC與鋼鐵熔體潤濕性好，易形成鑄滲層，也是經(jīng)常使用的強(qiáng)化相，但由于其與鋼鐵溶體的潤濕差，不適用于鑄滲工藝;通過表面技術(shù)對AI：0進(jìn)行Ni涂層和TiN涂層處理，改善了其與鋼鐵溶體的潤濕性，并發(fā)現(xiàn)經(jīng)Ni涂層AI0，顆粒增強(qiáng)的表面復(fù)合材料具有高的界面結(jié)合強(qiáng)度，表現(xiàn)極高的高溫耐磨性。

　　(3)內(nèi)生強(qiáng)化相表面材料復(fù)合

　　借助于材料合成的最新發(fā)展，把反應(yīng)合成引入鑄滲的技術(shù)，通過粉末之間的反應(yīng)原位形成增強(qiáng)相。可以解決鋼鐵液對陶瓷相潤濕性差的問題，如WC可作為增強(qiáng)相，是因?yàn)殇撹F液對WC潤濕，可通過鑄滲形成鑄滲層;相反，鋼鐵液對大多數(shù)陶瓷增強(qiáng)相不潤濕，如與SiC、A1：O，的潤濕角大于90。，無法形成鑄滲層，這時通過反應(yīng)鑄滲，形成含有這些陶瓷相的鑄滲層。采用鋁粉、氧化銅粉、鎢粉和碳粉，通過氧化銅和鋁的放熱反應(yīng)誘發(fā)反應(yīng)w+C=WC，在鑄滲層中獲得原位的WC陶瓷相。刮采用含強(qiáng)碳化物形成元素合金粉末等進(jìn)行反應(yīng)鑄滲，分別得到Fe―TiC、Fe.VC、Fe.VC-石墨等表面復(fù)合材料。嚴(yán)有為、紀(jì)朝輝分別采用Fe、C、Ti元素粉末，同樣通過反應(yīng)鑄滲得到Fe.TiC表面復(fù)合材料。

　　二、鑄滲工藝的發(fā)展

　　(1)普通鑄造工藝

　　將增強(qiáng)粉末與粘接劑、溶劑等混制的涂料、膏劑或預(yù)制塊覆在型腔表面需強(qiáng)化的部位，待鑄型干燥后澆注。由于涂料中的無機(jī)物和有機(jī)物在鑄件形成的過程中產(chǎn)生的夾渣和氣體也極易殘留在鑄滲層內(nèi)，且預(yù)制塊、膏塊放置和固定困難，僅適用于小批量的二次性試驗(yàn)，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模行業(yè)生產(chǎn)。

　　(2)V法鑄滲工藝

　　工藝原理簡介：

　　真空密封造型鑄造亦稱 V法鑄造 。其基本原理：在帶抽氣室的砂箱內(nèi)填入單一千砂，稍加微震緊實(shí)，然后對型面和砂箱背面覆有塑料薄膜的砂型抽真空刑用砂箱內(nèi)外的壓力差使鑄型定型，然后起模、合箱，在保持真空狀態(tài)下澆注金屬液。其工藝程序見下圖 。

　　面膜烘烤→覆面膜→安放澆冒口→噴涂料→放砂箱→加砂微震

　　↑↓

　　模樣抽真空←真空罐→ 模樣卸真空、砂箱抽真空

　　↓

　　卸壓開箱←澆注冷卻←合箱←下芯←起模←鑄型覆背膜

　　↓

　　鑄件清整

　　V法鑄造工藝程序簡圖

　　V法鑄造原則

　　v法鑄造通常采用水平分型，澆注時要求金屬液 快速平穩(wěn)充型。為了保證型腔內(nèi)液面平穩(wěn)上升及防止金屬液對型腔面膜的噴射沖刷，特別是澆注大平面時要傾斜澆注，以免金屬液大面積烘烤型腔面，應(yīng)盡量縮短澆注時間。最好采用底注式或中注( 側(cè)注 )式，避免頂注，澆口按半封閉式設(shè)計，其澆道截面尺寸比例為：F內(nèi)：F措：F直=1：(1.5～2)：(1～1.3) ，注意澆冒口位置要避開砂箱加強(qiáng)筋。澆注時必須滿澆注不斷流 。

　　(3)V- EPC鑄滲工藝

　　V.EPC鑄滲工藝，即實(shí)型負(fù)壓鑄滲工藝，是采用聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)制備試樣模型，埋入干砂的塑料模型經(jīng)振實(shí)后，在負(fù)壓下定型和澆注，將增強(qiáng)粉末塑料覆于模型的表面。同樣，負(fù)壓可及時排除EPS和粘膠劑氣化產(chǎn)物，較好地避免了鑄滲層的氣孔和夾渣等缺陷。此外，由于不需分型、不需下芯和起膜，涂層膏塊的放置方便，非常適合于鑄滲工藝，具有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。近年米，采用V―EPC鑄滲研究有較多報道，如張冉陽、李祖來等對鑄鐵進(jìn)行了WC表面復(fù)合材料的鑄滲研究¨

　　(4)離心鑄滲

　　金屬基復(fù)合材料已有許多種制造技術(shù)，其中滲透鑄造是比較有效和廉價的技術(shù)之一。滲透鑄造又有壓力滲鑄、離心滲鑄和無壓滲鑄等。在離心滲鑄工藝中，金屬熔液依靠離心力使得其在多孔預(yù)制體內(nèi)進(jìn)行滲流，只有當(dāng)離心壓力大于臨界滲透壓力時，滲鑄過程才能進(jìn)行，而鋁熔液的質(zhì)量、預(yù)制件的孔隙率和模具的角速度等工藝參數(shù)對滲透壓力有著非常重要的影響。在實(shí)際生產(chǎn)中，迫切需要確定最小臨界參數(shù)的理論依據(jù)，以便掌握操作過程，而目前國內(nèi)外有關(guān)于這方面的文獻(xiàn)資料還很欠缺。

　　離心鑄滲在旋轉(zhuǎn)體的犁腔內(nèi)壁放置預(yù)制塊粉末涂層，澆入的金屬液在離心力作用下滲入粉末涂層，由于涂覆層產(chǎn)生的氣體和夾渣物在離心力場下迅速上浮，可完全消除鑄造缺陷。利用離心鑄滲使鐵液滲入Sic粒子預(yù)制塊內(nèi)，獲Sic顆粒強(qiáng)化鑄鐵慕表面復(fù)合材料。

　　(5)SHS-casting工藝

　　自蔓延高溫合成( Self―propagating High temperature Synthesis 簡稱SHS )是20世紀(jì)6 O年代由前蘇聯(lián)學(xué)者M(jìn)erzhanov、Brovinkaya和Shriko在發(fā)現(xiàn)“固態(tài)火焰”的基礎(chǔ)上提出來的一種材料合成新方法I t j。它是基于放熱化學(xué)反應(yīng)的基本原理.利用外部能量誘發(fā)局部化學(xué)反應(yīng)(點(diǎn)燃)，形成化學(xué)反應(yīng)前沿(燃燒波)，此后化學(xué)反應(yīng)在自身放出熱量的支持下繼續(xù)進(jìn)行，表現(xiàn)為燃燒波蔓延至整個反應(yīng)體系，最后合成所需材料。SH熔鑄法是熔鑄技術(shù)結(jié)合SHS技術(shù)發(fā)展起來制備金屬基復(fù)合材料的一種新方法。傳統(tǒng)的金屬基復(fù)合材料是陶瓷相外加到熔融金屬基體中， 因而 顆粒表面污染及氧化問題是不可避免的。而 S HS熔鑄法則可解決這個問題。就At/Ti B2復(fù)合材料而言，其具體過程是將 A1、Ti 、B三種元素粉末按化學(xué)計量比均勻混合，在裝置中，經(jīng)S HS 過程合成 T i 島 陶瓷增強(qiáng)相，隨后在A 1 熔點(diǎn)上的溫度下使其均勻地分散到熔融金屬AI中.從而制得AI/T i B 2復(fù)合材料。T 陶瓷相為原位生長，沒有暴露于空氣中，從而克服了顆粒表面污染及氧化等問題。這個過程的技術(shù)關(guān)鍵是相組成控制及反應(yīng)與熔融參數(shù)的匹配問題。

　　三、鑄滲法存在的問題及展望

　　目前盡管金屬鑄滲技術(shù)在國內(nèi)外已得到了很大一部分的應(yīng)用和發(fā)展，但仍然存在不少的問題需委解決。主要表現(xiàn)在：①鑄滲層質(zhì)量不高。如鑄滲層中經(jīng)常會形成氣泡、夾渣和粘砂等缺陷。此外，鑄滲層深度不均勻、表面粗糙度高和不易進(jìn)行機(jī)加等諸多問題也與鑄滲層的質(zhì)量有一定聯(lián)系。②表面合金化效果對工藝參數(shù)的變化較敏感。由于這些原兇，在金屬鑄滲時，要想獲得質(zhì)量穩(wěn)定可靠的表面合金化效果，必須有良好的設(shè)備條件和嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝措施，這會使成本增加、操作復(fù)雜。③金屬鑄滲過程的數(shù)值模擬研究還有待深入展開，由于金屬鑄滲過程中影響鑄滲層質(zhì)量的工藝參數(shù)較多，而且許多工藝參數(shù)還彼此關(guān)聯(lián)，對這樣一個復(fù)雜過程，如果采用實(shí)驗(yàn)的方法來研究工藝因素變化對鑄滲層質(zhì)量的影響，則難度大、費(fèi)用高，且有一定盲目性，而數(shù)值模擬方法可以很好地解決這一問題。雖然國內(nèi)外在金屬鑄滲過程的數(shù)值模擬方面進(jìn)行了一些研究，建立一些簡單的數(shù)學(xué)模型，但由于假設(shè)條件太多，模擬以計算的可靠性難以保證。這些問題的存在，極大地制約了金屬鑄滲技術(shù)的推廣和使用。此外，在理論上缺乏深入的研究和探討也阻礙了該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。因此，采用更有效的手段，加大在鑄滲機(jī)理、鑄滲工藝以及鑄滲過程的數(shù)值模擬等方面的研究力度，以克服在鑄滲層形成機(jī)理、具體鑄滲工藝制定和數(shù)學(xué)問題就顯得尤其重要了。

　　結(jié)論

　　鑄造表面合金化技術(shù)，能夠把金屬材料的強(qiáng)韌性與強(qiáng)化成分的高硬度、高剛度結(jié)合起來，使零件的整體性能得到改善，且其工藝簡單、成本低廉，不僅可以在航天航空工業(yè)上應(yīng)用，也可以在汽車、礦山機(jī)械制造等民用工業(yè)上應(yīng)用。可以相信，表面合金化技術(shù)在耐磨、耐蝕、耐熱復(fù)合材料制品生產(chǎn)方面將具有極廣闊的前景。

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　　表面涂層技術(shù)論文篇二

　　鋁合金表面涂層工藝與性能

　　摘 要 鋁合金表面涂層技術(shù)是利用表面涂層的工藝方法，在鋁合金表面形成若干層具有符合機(jī)構(gòu)的薄膜，對鋁合金表面形成保護(hù)作用。通過研究鋁合金表面涂層工藝，使鋁合金更加耐候、耐磨和耐腐蝕。鋁合金表面涂層技術(shù)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用，對其性能的研究有重要的社會價值。

　　關(guān)鍵詞 鋁合金;涂層工藝;涂裝;噴涂

　　中圖分類號：TG174 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597(2013)12-0162-02

　　在社會飛速發(fā)展的今天，鋁合金作為重要的工業(yè)材料被廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、電子、汽車、船舶、航空航天等領(lǐng)域。同時鋁合金的涂覆就顯得尤為重要。

　　鋁金屬元素在地殼中的含量豐富，產(chǎn)量在金屬中僅次于鋼鐵的產(chǎn)量，這也是成為應(yīng)用廣泛的金屬材料的原因。同時鋁合金的加工性能好，具有良好的光反應(yīng)能力。但是鋁合金也存在著缺點(diǎn)，鋁在大氣中雖然已經(jīng)有一定的耐腐蝕性能，但是還會受到空氣中的雜質(zhì)影響。空氣中的鹽和其他污染物對其腐蝕就很大。同時在特定的溫度下，鋁合金也易起泡。增加鋁合金的使用壽命，降低污染物的排放量、減少空氣污染是必須要做的工作。另外隨著科技的進(jìn)步，我們對鋁合金的表面也進(jìn)行了改良，通過表面處理的途徑，即氧化或電鍍可以提高鋁合金的耐蝕性。從而提高其使用性能。鋁合金表面的涂層技術(shù)主要有以下工藝。

　　1 涂裝工藝

　　在電的作用下使水性涂料產(chǎn)生變化，對鋁合金的表面進(jìn)行涂膜，涂裝后的鋁合金材質(zhì)更加的堅固，耐磨，更好的發(fā)揮其性能。

　　1.1 涂裝過程

　　涂裝工藝主要是電泳涂裝。需要泳槽，攪拌裝置，過濾裝置，循環(huán)泵，電源，鋁合金，漆液等物品和設(shè)備。將漆液用攪拌裝置攪拌均勻后放入泳槽，用循環(huán)泵進(jìn)行均勻反動，同時控制好涂料成分和槽液的pH值。涂料配置好以后就可以對鋁合金表面進(jìn)行涂裝。鋁合金表面涂裝涂料還需要多次的水洗，除銹，電泳涂裝，烘干等操作。還要依靠電場產(chǎn)生的物理原理，給鋁合金表面附加一層保護(hù)膜，這層保護(hù)膜吸附在鋁合金上，可以使鋁合金更加的耐腐蝕。

　　1.2 涂裝應(yīng)用

　　涂裝工藝在對金屬的操作上便于自動化管理，對環(huán)境污染小，涂裝的效率高，涂裝后的金屬質(zhì)量好，生產(chǎn)效率高等，被廣泛應(yīng)用在建材、電子、五金、汽車等行業(yè)。

　　2 噴涂工藝

　　對鋁合金表面進(jìn)行粉末噴涂的一種工藝，這種工藝對鋁合金材質(zhì)的表面噴涂粉末，起到了對鋁合金表面涂層，保護(hù)鋁合金表面的效果。還可以對鋁合金表面進(jìn)行不同顏色的噴涂，我們可以把鋁合金變成我們所需要的摸樣，滿足了鋁合金顏色上個性化的需求。

　　噴涂工藝早期是國外的工藝引進(jìn)到國內(nèi)，因?yàn)樗鼘︿X合金材質(zhì)要求不是很嚴(yán)的原因，鋁材廠商選擇這樣的工藝來對鋁合金表面涂層的比較多。

　　3 浸鍍工藝

　　通過浸泡金屬，利用金屬液體與鋁合金表面的化學(xué)反應(yīng)，從而使鋁合金表面的金屬置換，達(dá)到對鋁合金表面涂層，保護(hù)鋁合金表面的效果。

　　3.1 浸鍍選材

　　目前最為廣泛的使用的金屬就是沉鋅，沉鋅液于鋁合金浸泡可以使鋁合金表面進(jìn)行金屬置換，使鋁合金表面致密，均勻。并且沉鋅的成本較低，適合大量生產(chǎn)。

　　3.2 沉鋅浸鍍

　　用沉鋅浸鍍鋁合金的過程中需要注意沉鋅的濃度、沉鋅的溫度以及沉鋅時間。

　　沉鋅的濃度指的是鋅和堿的濃度比值，一般鋅和堿的濃度比值在6：5為比較合適，如果鋅和堿的濃度比值過低時，置換出來的鋅的結(jié)晶會很細(xì)致，但是不易在鋁合金的表面沉積下來，達(dá)不到鋁合金表面的涂層效果。如果鋅和堿的濃度比值比較高時，就會使鋁合金成黑色，表面不細(xì)致，致密性很差。沉鋅液中堿和鋅的比值很重要，還要適當(dāng)?shù)母鼡Q使用過的沉鋅液，補(bǔ)充新的沉鋅液。

　　沉鋅的溫度維持在20℃左右最佳，沉鋅液的溫度過高會使鋅金屬置換過快，鋁合金表面松散，不密實(shí)，結(jié)合力差。沉鋅液的溫度過低會使鋅金屬置換過慢，也影響鋁合金表面的涂層。

　　沉鋅時間一般在1分鐘左右，需要浸泡兩次。兩次浸泡才能達(dá)到鋁合金表面致密均勻的效果。

　　4 腐蝕工藝

　　指的是酸、堿等化學(xué)物質(zhì)腐蝕鋁合金后，使鋁合金表面變得平滑光潔，保持鋁合金原有的光澤。這種工藝使鋁合金表面具有良好的耐腐、耐候性能，已經(jīng)讓鋁合金材質(zhì)更加的堅固。也是可以被廣泛使用的一種工藝。

　　4.1 酸腐蝕

　　在酸的作用下使鋁合金表面形成酸性腐蝕物質(zhì)，作用在鋁合金表面上的酸性物質(zhì)均勻，但是表面不光亮，需要消光達(dá)到美觀。我們可以選擇的酸類材料很多，稀硫酸，檸檬酸，硝酸鈉等。稀硫酸是腐蝕鋁合金表面的很好的化學(xué)物質(zhì)，鋁合金很容易與硫酸發(fā)生反應(yīng)，從而腐蝕鋁合金的表面，起到活化鋁合金表面的作用，注意稀硫酸的濃度不易過高。檸檬酸也可以使鋁合金的表面活化。從而使腐蝕速度減慢，降低鋁合金的消耗量，減少鋁合金的腐蝕。硝酸鈉則是讓鋁合金表面發(fā)生氧化反應(yīng)，形成氧化鋁，從而達(dá)到鋁合金表面涂層的效果，保護(hù)鋁合金的表面。

　　4.2 堿腐蝕

　　堿腐蝕類似于酸腐蝕，在堿的作用下使腐蝕后的鋁合金表面光亮，細(xì)膩的方法。細(xì)化了鋁合金表面但是對鋁的損耗比較大，并且有一定的環(huán)境污染。

　　5 拋光工藝

　　提及一下拋光工藝，拋光不是直接的對鋁合金表面附加涂層，但是也達(dá)到了鋁合金表面涂層的效果。針對金屬在熱處理，運(yùn)輸，機(jī)械加工等過程中，不可避免的發(fā)生表面氧化，產(chǎn)生一層氧化層的現(xiàn)象。利用化學(xué)物質(zhì)、機(jī)械設(shè)備對鋁合金表面進(jìn)行拋光。針對氧化層表面的清洗處理，就可以用到拋光工藝。

　　5.1 化學(xué)拋光

　　利用化學(xué)物質(zhì)對鋁合金表面進(jìn)行拋光后，可以使鋁合金表面相當(dāng)?shù)募?xì)化，從而提高鋁合金表面檔次。雖然使得鋁合金表面很光亮，但是也有一定的環(huán)境污染。

　　5.2 機(jī)械拋光

　　利用機(jī)械設(shè)備對鋁合金表面進(jìn)行拋光的技術(shù)。也可以細(xì)化鋁合金表面。但是拋光工藝并不能提高鋁合金的耐腐蝕性。且消耗成本，產(chǎn)量低。

　　6 結(jié)束語

　　鋁合金在各個行業(yè)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用，伴隨著社會的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，人們對鋁合金制品的性能要求也越來越高。在不影響周圍環(huán)境，同時又能讓鋁合金發(fā)揮其性能的前提下，使鋁合金的表面更加的光滑，美觀，耐磨，耐腐和耐候。就需要不斷的去研究鋁合金表面涂層工藝，讓鋁合金發(fā)揮更高的性能，對現(xiàn)代化發(fā)展具有更高的價值。

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