Какие существуют распространенные технологии обработки поверхности металлов в промышленности?

Введение в процессы обработки поверхности металлов

Обработка поверхности металла, это использование физики, химии, металлургии и термообработки и других дисциплин технологии на поверхности подложки, чтобы изменить состояние и характер поверхности заготовки, для того, чтобы достичь запланированных требований производительности метода процесса.

Роль обработки поверхности:

Повышает твердость поверхности металла, коррозионную стойкость, износостойкость и снижает коэффициент трения;
Сглаживает, удаляет и устраняет изменения и повреждения на поверхности материала;
Экономия энергии, снижение затрат и улучшение состояния окружающей среды;
Улучшение внешнего вида и другие декоративные эффекты;
Другие специальные функциональные требования;

Классификация процессов обработки металлических поверхностей

Обработка поверхности металла	Модифицированная обработка	-Изменяет состояние поверхности подложки с помощью физических и химических методов; химический состав подложки остается неизменным.

	Легирование	-Физически, добавленный материал попадает на подложку, образуя легирующий слой.

	Конверсионная мембранная обработка	-Химическая реакция между добавочным материалом и подложкой с образованием конверсионной пленки химическим путем.

	с покрытием	-Нанесение пленки на поверхность подложки, при этом подложка не участвует в образовании пленки

I. Технология модификации поверхности

1.1, поверхностная закалка

Под поверхностной закалкой понимается использование быстрого нагрева для укрепления поверхности аустенизации после закалки с целью укрепления поверхности деталей методом термической обработки без изменения химического состава стали и сердцевины организации. Основными методами поверхностной закалки являются пламенная закалка и индукционный нагрев, а в качестве источников тепла обычно используются оксиацетилен или оксипропан и другие виды пламени.

1.2 Лазерное улучшение поверхности

Лазерное укрепление поверхности заключается в использовании сфокусированного лазерного луча, чтобы стрелять в поверхность заготовки, в очень короткий период времени, заготовки поверхностный слой очень тонкого материала нагревается до температуры изменения фазы или температуры плавления выше температуры, и в очень короткий период времени, охлаждение, так что поверхность заготовки затвердела и укрепилась. Лазерное укрепление поверхности можно разделить на лазерное укрепление фазовых изменений, лазерное лечение поверхностного легирования и лазерное лечение плакирования.

Лазерное улучшение поверхности имеет небольшую зону термического воздействия, малую деформацию, простоту в эксплуатации и в основном используется для локального улучшения деталей, таких как штампы, коленчатые валы, распределительные валы, распределительные валы, шлицевые валы, направляющие для точных приборов, режущие инструменты из высокоскоростной стали, шестерни и гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Роль:

Повышают механическую прочность деталей, а также износостойкость, усталостную прочность и коррозионную стойкость;
Для матирования поверхности и удаления окисленной кожи;
Устранение остаточных напряжений в литых, кованых и сварных деталях и т.д.

1.3. Полировка

Полировка - это метод обработки, при котором с помощью механического, химического или электрохимического воздействия уменьшается шероховатость поверхности заготовки для получения блестящей (также может использоваться для устранения блеска), ровной поверхности. В настоящее время он используется во многих отраслях промышленности, таких как производство мобильных телефонов и другой бытовой электроники, бытовой техники, автомобилей и так далее.

процесс

Процесс полировки подразделяется на множество видов, есть механическая полировка, электролитическая полировка, химическая полировка, нанополировка и т.д. Среди них более широко используется механическая полировка, и процесс в основном включает в себя: локальную шлифовку, общую шлифовку, грубую полировку, тонкую полировку, очистку и контроль.

Сравнение различных процессов полировки

1.4. Другие технологии указывают на модифицированные технологии

Дробеструйное упрочнение - это большое количество высокоскоростных движений снаряда, распыляемого на поверхность деталей, как будто бесчисленные маленькие молоточки бьют по металлической поверхности, так что детали поверхностного слоя и подповерхностного слоя подвергаются определенному количеству пластических деформаций и достигается упрочнение той или иной технологии.

Накатывание - процесс обработки поверхности, при котором твердый ролик или валик прикладывается к поверхности вращающейся заготовки при комнатной температуре и перемещается в направлении шины для пластической деформации и упрочнения поверхности заготовки с целью получения точной, полированной и упрочненной поверхности или определенного рисунка.

Волочение - это метод обработки поверхности металла через форму под действием внешней силы, при котором поперечное сечение металла сжимается и получается требуемая форма и размер поперечного сечения, известный как процесс волочения металла.

II. Технология легирования

2.1 Науглероживание и азотирование

Заготовка помещается в специальную среднюю нагревательную изоляцию, чтобы среда активных атомов проникла в поверхностный слой заготовки и изменила химический состав и организацию поверхностного слоя заготовки, а затем изменила производительность процесса термообработки.

По сравнению с поверхностной закалкой, химическая поверхностная термообработка не только изменяет структуру поверхности стали, но и меняет ее химический состав. В зависимости от того, какие элементы внедряются, химико-термическую обработку можно разделить на науглероживание, азотирование, многократную совместную инфильтрацию, инфильтрацию других элементов и так далее. Процесс химико-термической обработки включает три основных процесса: разложение, абсорбцию и диффузию.

Два наиболее важных вида химико-термической обработки поверхности - науглероживание и азотирование.

сравнительный	науглероживание	нитриды
гол	Повышает поверхностную твердость, износостойкость и усталостную прочность заготовки, сохраняя при этом хорошую прочность подложки.	Повышает поверхностную твердость, износостойкость и усталостную прочность заготовки, а также улучшает коррозионную стойкость.
makings	Содержит низкоуглеродистую сталь 0,1-0,25%C, высокоуглеродистая сердечная вязкость снижена	Среднеуглеродистая сталь, содержащая Cr, Mo, Al, Ti, V.
методологии	Газовое науглероживание, науглероживание в национальном теле, вакуумное науглероживание	Газовое аммонирование, ионное гидрирование
температура	900-950°C	500 - 570°C
толщина плёнки	0,5 - 2 мм	Не более 0,6-0,7 мм
использовать	Широко используется в механических деталях, таких как шестерни, валы, распределительные валы и т.д. для самолетов, автомобилей и тракторов.	Применяется для деталей с высокими требованиями к износостойкости и точности, а также термо-, износо- и коррозионностойких деталей. Например, небольшие валы приборов, малонагруженные шестерни, важные коленчатые валы и т.д.

III. Технология пленочного преобразования металлической поверхности

3.1 Чернение и фосфатирование

Чернение:
Процесс, при котором сталь или стальные детали нагреваются до соответствующей температуры в воздушно-водяном паре или химикатах, чтобы на их поверхности образовалась синяя или черная оксидная пленка. Также известен как синение.
Фосфоризация:
Заготовка (стальные или алюминиевые, цинковые детали) погружается в фосфатный раствор (раствор на основе некоторых кислых фосфатов), на поверхности осаждается слой нерастворимой кристаллической фосфатной конверсионной пленки, процесс называется фосфатированием.

название (вещи)	условие обработки	цвет	Свойства мембраны	коррозионная стойкость	прибор
потемнеть	При кипячении в концентрированном щелочном растворе образуется оксидная пленка тетраоксида железа	иссиня-черный	Толщина пленки 0,5-1,6 мкм, хорошая адсорбция, может быть пропитана маслом или обработана наполнителем	отличаться от	Тонкая пленка, не влияет на размер оборудования деталей; высокие требования к отделке поверхности называют полированными прецизионными деталями, после чернения поверхность становится как яркой, так и черной, может защитить и украсить
фосфид	Химическая обработка в фосфатном растворе для получения кристаллической фосфатной пленки	Серый или серо-черный	Толщина пленки 3-20 микрон, хорошая адсорбция, может быть пропитана маслом или заполнена очисткой	обычно	В основном используется для защиты стальных деталей (оружие и т.д.) от коррозии и покраски перед обработкой для увеличения адгезии краски и стальной заготовки и защиты.

3.2. Анодирование

В основном это относится к анодному окислению алюминия и алюминиевых сплавов. Анодное оксидирование заключается в погружении деталей из алюминия или алюминиевых сплавов в кислый электролит, и под действием внешнего тока в качестве анода на поверхности деталей образуется слой коррозионностойкой пленки Al2O3 (оксида алюминия), которая прочно сцепляется с подложкой. Эта оксидная пленка обладает особыми свойствами, такими как защитные, декоративные, изоляционные и износостойкие.

Процессы.

Однотонный, градиентный цвет: полировка/пескоструйная обработка/рисование→обезжиривание→очистка и другие виды предварительной обработки→анодирование→нейтрализация→окрашивание→запечатывание→сушка

Два цвета:

①Полировка/пескоструйная обработка/рисование → обезжиривание → очистка и другая предварительная обработка → маскировка → анодирование1 → анодирование2 → герметизация → сушка

②Полировка/пескоструйная обработка/рихтовка→обезжиривание→очистка и другие виды предварительной обработки→анодирование1→гравировка на радии→анодирование2→уплотнение→сушка

Технические особенности.

Прибавьте сил;
Достигайте любого цвета, кроме белого;
Достижение безникелевого уплотнения отверстий для удовлетворения требований безникелевого стандарта в Европе, США и других странах.

Технические трудности и ключевые моменты для улучшения:

Уровень выхода анодирования связан со стоимостью конечного продукта. Ключ к улучшению выхода оксидирования лежит в подходящем количестве окислителя, подходящей температуре и плотности тока, что требует от производителей конструкционных деталей изучения и поиска прорывов в производственном процессе.

Приложения:

Он широко используется для защитной обработки некоторых специальных деталей автомобилей и самолетов, а также для декоративной обработки ремесленных изделий и фурнитуры повседневного использования.

IV. Технология нанесения покрытий на поверхность

4.1 Термическое напыление

Термическое напыление - это нагрев и расплавление металлических или неметаллических материалов, непрерывное распыление сжатым газом на поверхность деталей, образование прочного соединения с основой покрытия, получение с поверхности деталей необходимых физико-химических свойств.

Технология термического напыления может использоваться для повышения износостойкости, коррозионной стойкости, теплостойкости и изоляции материалов.

Применение: Практически все области, включая аэрокосмическую промышленность, атомную энергетику, электронику и другие передовые технологии.

Порошковое покрытие:

Порошковое покрытие распыляется на поверхность заготовки с помощью оборудования для распыления порошка (электростатического распылителя), под действием электростатической силы порошок равномерно адсорбируется на поверхности заготовки, образуя порошковое покрытие; порошковое покрытие запекается при высокой температуре и отверждается путем выравнивания, а затем превращается в окончательное покрытие с различными эффектами (эффекты различных видов порошковых покрытий).

Процессы:

Загрузка → электростатическое удаление пыли → напыление → низкотемпературное выравнивание → выпечка

Технические характеристики:

Плюсы:

1、Цветные, глянцевые, матовые по желанию;

2. низкая стоимость, подходит для изготовления мебельной продукции и корпуса радиаторов и т.д;

3, высокий коэффициент использования, использование 100%, защита окружающей среды;

4. Сильная способность маскировать дефекты;

5. можно имитировать эффект текстуры дерева.

4.2, Вакуумное покрытие, осаждение из паровой фазы

Технология парофазного осаждения относится к новому типу технологий нанесения покрытий, в которых газофазное вещество, содержащее осаждающий элемент, осаждается на поверхность материала с образованием тонкой пленки физическим или химическим способом.

В зависимости от принципа процесса осаждения, методы осаждения из паровой фазы можно разделить на две основные категории: физическое осаждение из паровой фазы (PVD) и химическое осаждение из паровой фазы (CVD).

Физическое осаждение из паровой фазы (PVD)

Физическое парофазное осаждение - это метод, при котором материал испаряется на атомы, молекулы или ионизируется на ионы физическим способом в условиях вакуума, а тонкая пленка осаждается на поверхности материала парофазным процессом.

Методы физического осаждения включают в себя три основных способа: вакуумное испарение, напыление и ионное осаждение.

Физическое осаждение из паровой фазы имеет следующие преимущества: широкий спектр применимых материалов подложки и материалов мембранного слоя; простой процесс, экономия материалов, отсутствие загрязнения; мембранный слой, полученный на основе мембраны, имеет сильную адгезию, равномерную толщину мембранного слоя, плотный, меньше точечных отверстий и так далее.

Широко используется в машиностроении, аэрокосмической, электронной, оптической и легкой промышленности для получения износостойких, коррозионностойких, термостойких, электропроводящих, изоляционных, оптических, магнитных, пьезоэлектрических, скользких, сверхпроводящих и других пленок.

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

Химическое осаждение из паровой фазы - это метод формирования тонкой пленки металла или соединения на поверхности подложки путем взаимодействия газовой смеси с поверхностью подложки при определенной температуре.

Поскольку слой пленки, полученный химическим осаждением из паровой фазы, обладает хорошей износостойкостью, коррозионной стойкостью, жаропрочностью, электрическими, оптическими и другими специальными свойствами, он широко используется в машиностроении, аэрокосмической промышленности, транспорте, угольной химической промышленности и других областях промышленности.

4.3. Гальваническое покрытие

Гальваническое покрытие - это электрохимический и окислительно-восстановительный процесс. Например, никелирование: металлические детали погружаются в раствор соли металла (NiSO4) в качестве катода, никелевая металлическая пластина используется в качестве анода, и после включения источника постоянного тока на детали наносится слой никелевого покрытия.

Методы нанесения покрытия делятся на общие и специальные.

Общее покрытие	оцинкованный	В основном используется для антикоррозионной обработки стальных деталей и является типом покрытия с наибольшей производительностью. Оно широко используется в легкой промышленности, электромеханике, сельскохозяйственной технике и национальной обороне благодаря своей низкой стоимости, хорошей коррозионной стойкости и устойчивости к хранению.
	кадмиевое покрытие	Кадмиевое покрытие на стальных деталях, в морской и горячей и влажной атмосферной среде, его защитные характеристики лучше, чем гальванизация, в основном используется в авиации, навигации и электронной промышленности для защиты деталей.
	консервированный	Продукты коррозии олова безвредны для человека и легко поддаются пайке, оловянное покрытие широко используется в пищевой промышленности для упаковки продуктов, питьевой посуды, посуды и электронной промышленности, многим необходимо паять детали.
	меднение	Медное покрытие часто используется в качестве промежуточного слоя для других слоев покрытия, чтобы улучшить сцепление между поверхностным покрытием и основным металлом.
	никелированный	Она имеет широкий спектр применения и может использоваться как для защиты, так и для декорирования и функциональности. В первом случае она используется в основном для электроприборов, аппаратуры, автомобилей и т.д., во втором - для ремонта легко изнашиваемых изделий.
	хром	Хромовое покрытие обладает высокой твердостью, отличной износостойкостью и низким коэффициентом трения, и используется для защиты декоративного покрытия, предотвращения ржавчины и улучшения внешнего вида.

Специальное покрытие	Покрытие щеткой	Щеточное гальваническое покрытие без гальванического бака, вращающаяся заготовка подключается к отрицательному полюсу источника постоянного тока, гальваническое перо подключается к положительному полюсу, передняя часть гальванического пера обернута обезжиривающим хлопком, заливается гальванический раствор, погруженный в обезжиривающий хлопковый рукав, гальванический раствор в металле положительных ионов под действием силы электрического поля на поверхности заготовки (катод) для получения электронов и осаждения гальванического покрытия на поверхности для формирования гальванического слоя. Преимущества: простое оборудование, гибкая эксплуатация, локальное нанесение покрытия и работа в полевых условиях.
	покрытие ствола	Роликовая металлизация заключается в том, чтобы поместить определенное количество мелких деталей в специальный ролик, в состоянии прокатки, чтобы косвенно проводящим путем сделать поверхность деталей, осажденных на различных металлов или сплавов покрытия, для того, чтобы достичь защиты и украшения поверхности и различные функциональные цели процесса покрытия. Преимущества: экономия труда, хорошее качество поверхности, низкое колебание толщины покрытия и т.д.
	покрытие стеллажей	Подвесная металлизация, также известная как подвесная металлизация, - это метод металлизации, при котором детали устанавливаются на подвесах для нанесения покрытия, и обычно используется для металлизации деталей большого размера (например, колес).