机械能助渗金属表面改性技术
TD技术--汽车模具表面超硬改性技术
•TD技术简介
•10
十、主要技术指标
工业应用：国内数十家用户信息填制的《用户信息反馈表》 相同工况下平均提高10倍以上。
•TD技术简介
•12
十二、耐磨试验－－磨痕对比
•VC的TD涂层耐磨性比Cr12MoV基体提高44.9倍
•TD技术简介
•13
十三、耐磨试验－－磨痕OM形貌
•未经TD处理
•TD技术简介
•TD处理后
•14
十四、试样磨痕宽度及最大磨损深度参数
五、镶块模具采用TD工艺时应注意的事项
粉末渗硼
变形小，生产周期短，可以 加工大的工件，成本低。 生产周期短，成本低。
成本低。
钨钴类硬质合金
基体的一致性好。
劣势
涂层薄，硬化层不均匀，绕镀性不 好，易剥离，只能加工小件。
涂层薄，硬化层不均匀，绕镀性不 好，易剥离，只能加工小件，生产 过程不环保。
硬度不高，不耐磨，易剥离。
硬度不高、不耐磨、不环保。 硬度不高，不耐磨，硬化层不均匀
•TD技术简介
•4
四、TD还有哪些功效？
耐磨 优于硬质合金 耐腐蚀 优于镀铬或者不锈钢材料 超导 等同或接近于超导材料
•TD技术简介
•5
五、拨开TD神秘的面纱
TD是一种化学热处理，化学是一名精确的科学。TD的工艺过 程其实就是一个氧化还原反应的一个过程。任何东西掌握了就不 再神秘。 以单渗钒为例： 铝、镁还原金属氧化物，获得活性金属原子 10Al＋3V2O5==5 Al 2 O3＋6[V] 以上反应获得活性钒原子[V]，实现渗钒。
国家科技奖励评审专家推荐情况表
00111112
一种用氧化锌作为高亮度发光二极管芯片窗口层的生长方法
山东大学、山东华光光电子有限公司
黄柏标、张兆春、于永芹、崔得良、秦晓燕、潘教青
2004年5月12日
晶体所
17
00111113
利用掺杂技术减薄高亮度发光二极管芯片窗口层的方法
山东大学、山东华光光电子有限公司
黄柏标、张兆春、于永芹、崔得良、秦晓燕、潘教青
2004年8月18日
物理学院
33
01115161
中药红外指纹图谱鉴不技术
山东大学
田进国
2004年9月1日
药学院
34
01142857
一种组分可调的复合聚酯及其制备方法
山东大学
张宪玺、王晓娟、姜建壮、张建华、刘爱平
2004年9月1日
化学学院
35
02110135
黄樟素氧化物在血管内皮细胞生长与凋亡中的应用
2004年10月27日
能动学院
46
03112066
羟基磷灰石/碳纳米管复合材料及其制备工艺
山东大学
孙康宁、李爱民
2004年10月27日
材料学院
47
02110066
水热条件下制备氮化物超微粉和氮化物晶体的方法
山东大学
郝霄鹏、崔得良、于美燕、徐现刚、蒋民华
2004年11月3日
晶体所
48
02110069
一种从番茄中萃取分离番茄红素的方法
2004年8月11日
材料学院
28
01127453
利用转谷氨酰胺酶制备海洋风味蛋白凝胶的工艺
山东大学
张玉忠、周占平、陈秀兰、高培基
2004年8月18日
生命学院
表面改性
层材料的光,电,热,化学性能等来表征表面改性的效果。
纳米二氧化硅的表面改性
由于纳米二氧化硅的粒径小、比表面大、比表面能高 ，表面带有羟基，呈亲水性，所以能否发挥其在复合材料 中的作用关键在于它的分散和与聚合物的复合。当二氧化 硅表面未经改性，与聚合物共混、共聚或接枝时，纳米二 氧化硅容易团聚，与聚合物产生相分离或发生相反转。所 以，对其进行改性是解决纳米二氧化硅团聚，制备无机有 机纳米复合材料的重要步骤。 二氧化硅的表面未经改性，体系的粘度较大，经表面 改性后，即使二氧化硅的含量高达35%（质量分数）时， 体系的粘度仍适中。 加入改性二氧化硅的复合材料的存 储模量大约是未加改性剂的2倍，丙烯酸酯的粘弹性及耐 磨性随二氧化硅含量的增加而提高。但如果纳米二氧化硅 加入过量，也会导致体系粘度增加。一般在30%~35%.
应用：
广泛应用于机械工业、国防工业航空航天领域,通过表 面改性可以使材料性能提高,产品质量提高,降低企业成 本.在提高零部件的使用寿命和可靠性,提高产品质量,以 及节约材料,节约能源等方面都有着十分重要的意义。
工艺：
表面改性工艺依表面改性的方法、设备和粉体制备方 法而异。目前工业上应用的表面改性工艺主要有干法工 艺、湿法工艺、复合工艺三大类。
表面改性方法
到填料表面改性的工艺。 反应，对粉体颗粒表面进行包覆，使颗粒表面改性的方 法。
面形成一层和多层包覆膜，以改善粉体表面性质。
物理涂覆：利用高聚物或树脂等对材料表面进行处理以 达
化学包覆：利用有机物分子中的官能团与填料表面发生化学
沉淀反应：通过无机化合物在颗粒表面沉淀反应，在颗粒表
插层改性：利用层状结构的粉体颗粒晶体层之间结合力较弱
反应,并且烷氧基硅烷价格较高,在乳液聚合中易形成凝胶
材料表面改性对其力学性能的影响研究
材料表面改性对其力学性能的影响研究近年来，材料科学领域取得了一系列重要的突破，其中之一就是材料表面改性技术的研究和应用。
材料表面改性可以通过多种方式对材料表面进行改善，从而改变材料的力学性能。
本文将探讨材料表面改性对其力学性能的影响，并介绍几种常见的表面改性技术。
首先，材料表面改性可以改变材料的硬度和强度。
例如，通过化学处理可以在材料表面形成一层致密的氧化层，使其表面硬度和强度得到提高。
这种表面改性技术被广泛应用于金属材料，可以提高其抗腐蚀性能和耐磨性能。
此外，通过物理方法如离子注入等，可以使材料表面形成一层高硬度的薄膜，进一步提高材料的力学性能。
其次，材料表面改性还可以改变材料的表面能。
表面能是材料表面与周围环境相互作用的性质之一，可以影响材料的润湿性和粘附性。
通过引入功能基团或涂覆一层特殊材料，可以改变材料表面的化学性质，进而改变材料的表面能。
例如，对聚合物材料进行等离子体处理，可以在其表面形成一层活性基团，使其表面能增加，从而提高涂覆液体或生物体的附着性。
此外，对材料表面进行纳米结构处理也是一种常见的改性方法。
纳米结构表面具有较大的比表面积和界面效应，使材料的力学性能得到明显改善。
以金属材料为例，通过纳米晶化可以大大提高其强度和韧性。
同时，纳米结构表面还可以对光、电、磁等外界刺激做出更敏感的响应，拓宽材料的应用领域。
此外，材料表面改性的研究还涉及到薄膜材料的应用。
通过在材料表面涂覆一层薄膜，可以改变材料的表面形貌和力学性能。
例如，利用磁控溅射技术制备的硬质薄膜可以提高金属材料的抗磨损性能和耐蚀性能。
薄膜材料还可以改变材料的光学性质，使其具有光学传感和光学存储等特殊功能。
综上所述，材料表面改性对其力学性能有着重要的影响。
通过改变材料表面的硬度、强度、表面能和纳米结构等特性，可以改善材料的力学性能，为材料的应用提供更多可能性。
材料科学在材料表面改性方面的研究还有很大的发展潜力，将来有望在诸多领域得到广泛应用。
表面改性技术
二、 表面热处理强化
表面热处理:
指仅对零部件表层加热、冷却，从而改变 表层组织和性能而不改变成分的一种工艺，
是最基本、应用最广泛的材料表面改性技术之一。（包括表 面化学热处理是一个专业——热处理）
集肤效应：零件表面的电流密度最大，电阻的热效应使工件表面被迅速
加热。并，频率f越大，被加热的表面厚度越小。
二、 表面热处理强化
2、 感应加热方式 方式：同时加热和连续加热方式。
同时加热方式淬火时，零件需要淬火 的区域整个被感应器包围，通电加热到淬 火温度后迅速冷却淬火。此法适用于大批 量生产。 连续加热方式淬火时，零件与感应器 相对移动，使加热和冷却连续进行。适用 于淬硬区较长，设备功率又达不到同时加 热要求的情况。
四、三束表面改性处理
金属表面非晶态处理 纺纱机钢令跑道表面硬度低，易生锈，造成钢令使用 寿命低，纺纱断头率高。用激光非晶化处理后，钢令 跑道表面的硬度提高至1000HV以上，耐磨性提高1.3倍， 纺纱断头率下降75％，经济效益显著。 汽车凸轮轴和柴油机铸钢套外壁经激光表面非晶态 处理后，强度和耐腐蚀性均明显提高。 在真空中采用连续气相沉积激光技术, 在软的基材表 面获得硬度达2000~4500HV的非晶BN薄层。
二 、 表面热处理强化
强化基本思想:
当工件表面层快速加热时，工件截面上 的温度分布是不均匀的，工件表层温度高 且由表及里逐渐降低。 如果表面的温度超过相变点以上达到奥 氏体状态时，随后的快冷可获得马氏体组 织，而心部仍保留原组织状态。
结果: 得到硬化的表面层，即通过表面层
的相变达到强化工件表面的目的。
第六章 表面改性技术-表面热处理
缺点： 缺点： 设备投资大，只适用于外形简单的零件， 设备投资大，只适用于外形简单的零件， 形状复杂的零件，感应器不易制造。 形状复杂的零件，感应器不易制造。 （5）表面淬火的预热处理 ） 为了保证淬火质量，改善零件心部机械性能， 为了保证淬火质量，改善零件心部机械性能， 表面淬火前，可进行正火或调质预热处理。 表面淬火前，可进行正火或调质预热处理。 正火 预热处理
4、化学热处理的基本过程 、
a、将钢材和介质加热到高温，以提高对活性 、将钢材和介质加热到高温， 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 原子的溶解度，提高活性原子扩散能力； 同时介质在高温下分解，产生活性原子。 同时介质在高温下分解，产生活性原子。 b、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散，在 、活性原子被钢吸收，并由表及里扩散， 表层（扩散层）形成固溶体 固溶体或 表层（扩散层）形成固溶体或化合物
c、渗碳后的热处理 、
零件渗碳后，应进行热处理“淬火 低温回火 低温回火” 零件渗碳后，应进行热处理“淬火+低温回火”
6、固体渗碳 、
采用固体渗碳剂：碳粒 碳酸盐 采用固体渗碳剂：碳粒+碳酸盐
原理： 原理： 900～950℃ ～ ℃ BaCO3 BaO+CO2 C（碳粒）+CO2 （碳粒） 2CO 2CO [C]+CO2
二、钢的渗碳
1、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。 、渗碳：是向钢表层渗入碳原子的过程。 2、渗碳目的： 、渗碳目的： 提高钢表层的含碳量， 热处理后 提高钢表层的含碳量，经热处理后， 使表层具有高硬度，高耐磨性， 使表层具有高硬度，高耐磨性，而心部 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。 仍保持一定的强度，较高的塑、韧性。
要解决这一问题， 要解决这一问题，可以采用化学热处理的 方法。 方法。 化学热处理与物理热处理最大的区别是前 改变了钢的化学成分。 者改变了钢的化学成分。
材料表面改性技术提升材料性能与耐久性
材料表面改性技术提升材料性能与耐久性材料是现代社会中应用最广泛的基础性工程材料之一。
然而，很多材料在长期使用过程中，会出现磨损、腐蚀、疲劳等问题，导致性能下降和寿命缩短。
因此，通过表面改性技术对材料进行处理，以提升其性能和耐久性成为了一个重要的课题。
材料表面改性技术是一种通过改变材料表面的化学、物理或机械性质，来提升材料性能和耐久性的方法。
在实际应用中，有很多种表面改性技术可供选择，如真空沉积、等离子体改性、镀膜技术、离子注入等。
这些技术的共同目标是增强材料的硬度、耐磨性、抗腐蚀性、抗疲劳性、摩擦性能等。
首先，真空沉积是一种常用的表面改性技术。
真空沉积技术通过在真空环境下将所需材料沉积在材料表面上，形成一层覆盖材料的保护层或功能层。
这种技术可以有效地增加材料的硬度和耐磨性，提高材料的表面光洁度和抗氧化性能。
例如，在汽车部件制造领域，通过在零件表面沉积一层钛或铬等金属材料，可以使零件具有更好的抗磨损和抗腐蚀性能，提高零件的使用寿命。
其次，等离子体改性技术也被广泛应用于材料表面改性领域。
等离子体改性是指将材料表面暴露在等离子体环境中，通过等离子体的激发作用，使材料表面发生一系列物理和化学变化，从而改善材料的性能。
例如，等离子体改性可以提高材料的表面粗糙度和附着力，增加材料的抗腐蚀性和疲劳寿命。
此外，等离子体改性还可以用于表面涂层，形成一层具有特定功能的保护层，例如防水、防尘、防紫外线等。
再次，镀膜技术是材料表面改性的常用方法之一。
镀膜技术通过在材料表面形成一层薄膜，提供材料表面的保护和功能。
这种方式可以改善材料的表面性质，如抗腐蚀性、抗磨损性、抗氧化性等，并确保材料在恶劣环境下的长期使用性能。
例如，在航空航天领域，常常利用镀膜技术为飞机表面涂覆一层特殊的涂层，提高其抗腐蚀性能和风阻性能，提高飞机的使用寿命和燃油效率。
最后，离子注入技术也是一种常见的材料表面改性方法。
离子注入技术通过将离子注入到材料表面，改变材料的表面结构和性质。
表面处理和改性技术
表面处理与改性技术及其在制造行业中的应用李从富汪致远杨荟琦0 前言表面工程是改善机械零件、电子电器元件等基质材料表面性能的一门科学和技术。
对于机械零件，表面工程主要用于提高零件表面的耐磨性、耐蚀性、耐热性及抗疲劳强度等力学性能，以保证现代机械在高速高温高压重载以及强腐蚀介质工况下可靠而持久地运行。
表面工程是现代制造业的重要组成部分，是维修与再制造的基本手段。
表面工程技术可分为三类，即表面改性、表面处理和表面涂覆。
表面改性技术通过对基体材料表面采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能。
它包括化学热处理（渗氮、渗碳、渗金属等）、表面涂层（低压等离子喷涂、低压电弧喷涂）、激光重熔复合等薄膜镀层（物理气相沉积、化学气相沉积等）和非金属涂层技术等。
这些用以强化零件或材料表面的技术，赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性，使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件，提高了可靠性、延长了使用寿命，具有很大的经济意义和推广价值。
表面处理技术不改变材料表面组织，包括各种表面淬火（感应加热、激光加热、电子束加热）、表面形变强化（如喷丸、滚压）等。
1 表面改性技术1.1 堆焊技术堆焊是用焊接方法在机械零件表面堆敷一层具有一定性能材料的工艺过程。
它不是为了连接零件，其目的在于使零件表面获得具有耐磨、耐热、耐蚀等特殊性能的熔敷金属层，或是为了恢复或增加零件的尺寸。
堆焊除可显著提高工件的使用寿命，节省制造及维修费用外，还可减少修理和更换零件的时间，减少停机、停产的损失，从而提高生产率，降低生产成奉。
由于应用堆焊能更合理地利用材料，从而可获得优异的综合性能，对改进产品设计也有重大意义。
故堆焊技术已在各行各业的机械制造与维修中得到广泛的应用。
堆焊主要用于两个方面：(1) 制造新产品堆焊工艺可使零件表面改质改性，以获得所需要的特殊性能，即所谓表面强化。
第六章 表面改性技术解读
（二）中、高频感应加热表面热处理
是一种用途极广的热处理加热方法，可用于退火、
正火、淬火、各种温度范围的回火以及各种化学热
处理。
加热方式有同时加热和连续加热。 用同时加热方式淬火时，零件需要淬火的区域整个 被感应器包围，冷却淬火时可直接从感应器的喷水 孔中喷水冷却，也可将工件移出感应器迅速浸入淬 火槽中冷却。
高碳钢的表面硬度和耐磨性。
1、气体渗钛
（1）气相渗钛
工业纯铁在TiCl4蒸气和纯氩气中发生置换反应，产 生活性钛原子，高温下向工件表面吸附与扩散：
却速度。
（四）双频感应加热淬火和超音频感应加热淬火
1、双频感应加热淬火
对于凹凸不平的工件如齿轮等，当间距较小时，无
论用什么形状的感应器，都不能保持工件与感应器 的施感导体之间的间隙一致，因而难获得均匀的硬 化层。 双频感应加热淬火就是采用两种频率交替加热，较 高频率加热时，凸出部温度较高；较低频率加热时， 则低凹处温度较高。
优点。
（一）渗金属方法 1、气相渗金属法
（ 1 ）在适当温度下，从可挥发的金属化合物中析出
活性原子，并沉积在金属表面上与碳形成化合物。
一般使用金属卤化物作为活性原子的来源。
工艺过程：将工件置于含有渗入金属卤化物的容器 中，通入 H 2 或 Cl 2 进行置换还原反应，使之析出活 性原子，然后进行渗金属操作。
2、超音频感应加热淬火
频率大于20KHz的波称为超音频波。
对于低淬透性钢，高、中频淬火都难以获得凹
凸零部件均匀分布的硬化层。 采用的20KHz~50KHz频率可实现中小模数齿轮 表面的均匀硬化层。
（五）表面淬火用材料
材料表面改性的方法与机制
材料表面改性的方法与机制材料的表面改性是一种常见的技术手段，用于提高材料的特性和性能。
通过对材料表面的处理，可以改变其表面性质，如增加化学反应活性、提高抗腐蚀性能、改善疲劳性能等。
本文将探讨材料表面改性的方法与机制。
一、物理方法1. 涂层技术涂层技术是常用的一种表面改性方法，通过在材料表面形成薄膜来改变其性质。
常见的涂层技术包括溅射法、电镀法、喷涂法等。
涂层可以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性等特性，同时也可以改变材料的外观。
2. 热处理热处理是一种利用高温对材料进行加工的方法。
通过控制材料的加热温度和时间，可以改变其晶体结构和物理性能。
例如，淬火可以使金属材料具有更高的硬度和强度。
3. 表面改性剂表面改性剂是一种可以在材料表面形成薄膜或覆盖层的物质。
通过采用表面改性剂，可以改善材料的润滑性、耐腐蚀性等特性。
表面改性剂常常被用于润滑油、防锈剂等领域。
二、化学方法1. 化学处理化学处理是一种将材料浸泡在化学溶液中的方法，通过与溶液中的化学物质发生反应，改变材料的表面性质。
比如，氧化处理可以在金属表面形成一层氧化膜，增加材料的耐腐蚀性。
2. 化学合成化学合成是一种利用化学反应制备新材料的方法。
通过控制反应条件和反应物质，可以改变材料的组成和结构，从而改变其性质。
化学合成常常用于制备新的纳米材料和功能性材料。
三、生物方法1. 生物体反应生物体反应是一种利用生物体内部的化学反应来改变材料性质的方法。
例如，生物体内的酶可以催化一些特定的化学反应，从而对材料进行改性。
2. 生物微生物处理生物微生物处理是一种利用微生物来改变材料性质的方法。
微生物可以通过代谢作用来改变材料的表面化学性质，例如，通过菌种的作用，可以使材料表面具有抗菌性能。
四、机制材料表面改性的机制有很多，主要可以归纳为以下几点。
1. 氧化反应在许多材料的表面改性过程中，都涉及到氧化反应。
例如，金属材料表面的氧化处理可以形成氧化膜，提高抗腐蚀性能。
2. 化学键形成材料表面的改性过程中，常常涉及到化学键的形成。
金属材料表面超疏水涂层的研究进展
金属材料表面超疏水涂层的研究进展目录一、内容描述 (2)1. 超疏水涂层的定义与意义 (3)2. 金属材料表面处理技术的发展背景 (4)二、超疏水涂层材料的研究进展 (5)1. 纳米材料在超疏水涂层中的应用 (6)纳米TiO2、SiO2等颗粒的制备与应用 (7)纳米复合材料的设计与性能优化 (9)2. 有机高分子材料在超疏水涂层中的应用 (10)涂层材料的表面接枝改性技术 (11)自组装单分子层的构筑与性能研究 (12)3. 生物启发型超疏水涂层的研究 (13)蜡烛蜡、硅酮等生物启发材料的模仿与应用 (14)生物矿化原理在涂层设计中的应用 (15)三、超疏水涂层制备方法的研究进展 (17)1. 化学气相沉积法 (18)2. 动力学激光沉积法 (19)3. 离子束溅射法 (20)4. 溶液沉积法 (21)5. 微纳加工技术 (22)四、超疏水涂层性能评价及优化策略 (23)1. 表面张力与接触角测量 (24)2. 耐磨性、耐腐蚀性等性能评估 (26)3. 涂层稳定性与耐久性分析 (27)4. 性能优化策略与实验方法 (28)五、超疏水涂层在特定领域的应用研究进展 (29)1. 抗生物污染涂层的研发与应用 (30)2. 防腐蚀保护涂层的性能研究 (32)3. 光学性能改进的超疏水涂层设计 (33)4. 涂层在航空航天、电子电气等领域的应用探索 (34)六、结论与展望 (35)1. 超疏水涂层技术的发展趋势 (36)2. 存在的问题与挑战 (38)3. 未来研究方向与应用前景展望 (39)一、内容描述随着科技的不断发展，材料科学领域对于表面性能的要求日益提高，尤其是在防水、防污、自清洁等方面具有特殊需求的材料。
金属材料作为现代工业的重要基础材料，其表面性能的优劣直接影响到产品的使用寿命和可靠性。
对金属材料表面进行超疏水涂层的研发和应用成为了当前研究的热点。
超疏水涂层是一种具有特殊表面性能的涂层，其表面的水接触角大于150，表现出“荷叶效应”，即水滴在涂层表面上能够迅速滚落，而不会附着和渗透。
第八章 表面改性技术
第八章表面改性技术1：表面改性：是指采用某种工艺手段使材料表面获得与其机体材料的组成结构性能不同的一种技术。
2：表面形变强化原理：通过机械手段（滚压、内挤压、喷丸等）在金属表面产生压缩变形，使表面形成形变硬化层，此形变硬化层的深度可达0.5~1.5mm。
3：形变硬化层中产生的两种变化：组织结构上，亚晶粒极大地细化；形成了高的宏观残余压应力。
4：感应加热的物理过程：当感应线圈通以交流电后，感应线圈内即形成交流磁场，置于感应线圈内的被加热零件引起感应电动势，所以在零件内将产生闭合感应电流即涡流。
5：硬化层深度：由于工件内部传热能力较大，硬化层深度总小于感应电流投入深度，频率越高，涡流分布越陡，接近电流透入深度处的电流越小。
6：淬火后的组织和性能：感应加热表面淬火获得的表面组织是细小隐晶马氏体，碳化物呈弥散分布。
表面硬度比普通淬火时高2~3HRC。
提高疲劳强度，感应加热表面淬火工件表面氧化、脱碳小，变形小，质量稳定。
7：选择功率密度要根据零件尺寸及淬火条件而定。
8：金属表面化学热处理过程：活性原子被工件表面吸附并溶入表面，溶入表面的原子向金属表面层扩散渗入形成一定厚度的扩散层，从而改变工件表层的成分、组织和性能。
渗层与基体之间冶金结合，渗层不容易脱落，可承受高载荷，高冲击。
9：气体渗碳：气体渗碳是目前生产中应用最广的一种渗碳方法，工业上一般有井式炉滴注式渗透和贯通式气体渗碳两种，它是在含碳的气体介质中通过调节气体渗碳气氛来实现渗碳的目的，按渗碳介质气氛中的基本渗剂可分为甲烷、丙烷和丁烷。
10：一般气体渗碳多用930℃的高温处理，C在高温中才能发生显著的扩散。
11：渗碳层的性能指标：表面硬度；渗层深度；心部硬度。
12：渗金属：渗金属方法是使工件表面形成一层金属碳化物的一种工艺方法，即渗入元素与工件表层中的碳结构形成金属碳化物的化合物层，此类工艺方法适用于高碳钢。
13：渗金属形成的化合物层一般很薄，约0.005~0.02mm。
金属材料表面改性技术及其在防腐蚀方面的应用研究
金属材料表面改性技术及其在防腐蚀方面的应用研究随着科学技术的不断发展和工业化进程的推进，金属材料在各个领域中扮演着重要的角色。
然而，金属材料的表面往往容易受到腐蚀的侵袭，严重影响了它们的使用寿命和性能。
因此，研究金属材料表面改性技术，并将其应用于防腐蚀方面，具有重要的意义。
一、表面改性技术的分类表面改性技术是指通过改变金属材料表面的组织结构、化学组成或物理性能，以达到提高其耐腐蚀性能的目的。
目前，常用的表面改性技术主要包括表面涂层、表面合金化、表面硬化和表面模拟处理等。
1. 表面涂层表面涂层是一种常见的表面改性技术，通过在金属材料表面形成一层保护性的涂层，起到隔绝金属表面与外界介质的作用，有效防止腐蚀。
常见的表面涂层材料有有机涂层、无机涂层和陶瓷涂层等。
其中，陶瓷涂层由于其高硬度和耐高温的特点，被广泛应用于抗腐蚀领域。
2. 表面合金化表面合金化是通过在金属材料表面加工形成新的化合物或合金层，改变其表面性能。
常用的表面合金化方法有化学合金化、电化学合金化和物理合金化等。
通过表面合金化，可以增强金属材料的耐盐雾腐蚀性能、耐高温氧化性能等。
3. 表面硬化表面硬化是通过加工或热处理等方法，在金属材料表面形成一层具有高硬度的硬化层。
这种硬化层不仅可以增强金属材料的强度和硬度，还可以提高其抗腐蚀性能。
常见的表面硬化方法有淬火、焊接热影响区调质、表面强化和高能束流处理等。
4. 表面模拟处理表面模拟处理是一种新型的表面改性技术，通过模拟自然界中金属材料的表面形貌和微结构，提高其表面的腐蚀性能。
这种方法主要包括等离子体模拟处理、雷射表面处理和电子束表面处理等。
二、表面改性技术在防腐蚀方面的应用研究表面改性技术在防腐蚀方面具有重要的应用价值。
下面以两种常见的表面改性技术为例，论述其在防腐蚀方面的应用研究。
1. 表面涂层技术在防腐蚀中的应用表面涂层技术是一种简单有效的防腐蚀方法。
例如，在冶金工业中常用的电镀技术，可以制备出具有较好耐腐蚀性能的金属表面。
渗金属工艺学
2024/1/3
3
表1-1 各种渗金属方法和特点
方法 粉末法
膏剂法
硼砂熔 盐法
中性熔 盐法
电解熔 盐法
气体法
离202子4/法1/3
渗剂组分
特
点
金属粉或金属化合物和还原剂 一般装箱在高温箱式炉、井式炉中进行 （如：铝粉）卤化铵、氧化铝等 加热保温。装箱和出炉时劳动强度大
渗钒
VC或 VC+V2C
渗铌 NbC
渗钽
渗钛
TiC TaC
TiC+Fe2Ti
钢件渗金属形成的碳化物型渗层致密，与基体的界面呈直线状。
2024/1/3
19
三. 渗金属的性能
▪ 钢的碳化物覆层的共同特点是硬度高、耐磨性和、 耐蚀性好，表1-10是几种碳化物覆层与渗硼、一 般淬火处理的性能对比。
▪ 表1-10 几种碳化物覆层与其他处理方法的性能对比
2024/1/3
5
表1-2 常见的固体渗剂成分和工艺参数
渗 剂 成 分（质量分数）
温度／℃
50Cr,48%~49%Al2O3,1%~2%NH4 980~1100 Cl
73.5%Cr,23%Al2O3,2%NH4Cl,H2 1050
60%铁钒合金粉（含钒30%） +40%Al2O3
1100
15%Nb+10%Na3AlFe6+1%Al+硼 1000 砂余量，醇酸清漆
以Na2B4O7为基，金属（扩散元 在电解坩埚盐浴炉中渗金属，熔盐稳定，
素）板作为阳极
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２ 机械能助渗铝和铝硅 共渗很适 合汽车（ ． 含农 用
车、 摩托车） 的排气管 、 消音器及其零部件的工作 条件 其配成本低 ， 质最好 ， 与有关 汽车及 愿
３ 机械能助氮碳共渗是采用 固体粉末 法， ． 扩渗时
间短 ， 成本低 ． 无环境污染 ， 可代替液体 氮碳共渗 Ｑ Ｑ Ｐ （ 氮碳氧 ） 和氨碳 硫共 渗和部分渗碳件 。 可直接给厂家 处理高速钢 刀具 ， 热作模具 ， 冷作模具以及各类摩擦
中５ ０× ｌ ０ ０ ５０
生产 皱 ｋ ／ ｇ 炉
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３ ０—４ ０ ０ ０
证明 。 包括 渗荆组成 与＿键工 艺国内外 均未见报 导 ， 芙 该项 ｔ综合 研究水平 与材料指标 均达到 国际先进水 １
平” 。此项技术获闽家 々利
（Ｚ 一３ ０ ；Ｓ ． ＧＺ Ｓ一６ ０ ．
应用范 围
４ 机械能助氨碳共渗温度为 ４０ ． ８℃至 ５０Ｃ．扩 ６￣
１ 机械能助 渗铝 ， ． 抗高温氧化性好 ，８ ＇以下可 ７０ ： Ｃ ＇
长期使用 ， 很适合电厂及各类锅炉钢 管厂工作条件需
要． 有 ５０× ００ ｍ机械 能助渗设备 ． 与有关 无 ｏ ６０ｒ ａ 愿 缝钢管厂台作生产渗铝的锅炉钢管供 应市场。
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Ｔ Ｅ ￣ ＰＩ Ｍ ０ Ｌ ０ ｃ ＇Ｊ
共 渗温度 ．由常规 的高 于 ９ Ｏ 高温 ，降低 到低于 Ｏ℃
６ｏ ｏ ℃的低温。 至４ 小时 。
２ 将扩 渗时间由常规 的 ４至 ｌ 小时 。缩 短到 ｌ ． ０
３ ．比常规工艺节能 ２ ３到 ３ ４ ／ ／。 渗时间为 ｌ ３ 时。 至 小
作 条件 下工件 的防护 机械能 助渗温度低 ． 比较容 易， 我们愿 与有关厂 家合 作推 广应 用
５ ．已研制下列规 格机械能助 渗设 备与 渗剂１ 艺 二
配套 ， 直至出正式产 。
设备 型号
ＧＺ Ｓ一０ ５ ．
ＧＺ Ｓ一 １ ５ ．
滚筒 内尺 寸／ ｍ ｍ
Ｉ ０×５ ０ ２ ０
已通过省科技厅 鉴定 ， 糯定 意 见是 “ 机械能助 渗技术 利用冲击工 件表面降低 ｒ 扩渗激活 能， 大幅度 降低 了 扩渗金属 温度 ， 缩短 了扩渗金属时间。本 课题研究的 机械能助 渗足一项创新性技 术， 以有效地替代 常规 Ｔ 化学热处理工 艺。 国家 一级科技查新咨询单位榆索 经
技 术性 能指标
到 目前为 止， 化学热处理仍 是提高机械产品质量
的重要手段 ，直接关 系到产 品的内在 质量和使刚 寿 命， 特别是关键件大多需要化学热处理 。 但是 。 规化 常 学热处理采用 高温 ， 处理 时间长， 足耗 能大户 ， 现 代 与
工业极不适应 。
机械能助渗将机械能 与 能卡结 合， 热 目 大幅度降低 了扩渗温度 ， 缩短 扩渗时 间， 节能效 果显著 ． 它将像
件， 也可转让技术 。 ４ 机 械能 助 渗硅 可用 于 耐蚀性 和 抗高 温 氧化 ．
件。 渗铜 的钢件 可用 于代替有色金属制作的轴 瓦等减
摩件 ；渗锰可用于海水 中钢 筋水泥垛中钢筋 的防护 ，
渗铝 、 渗硅 及其共渗常 用于航 天等尖 端 ｉｇ 刻苛工 －ｒ ｋ｝ １ 机械 能助渗铝 、 渗硅 、 渗锏 、 渗锰 、 锌铝共渗及氮 碳共渗足ｔ东大学新开发的化学热处理 的高新技术 。 ｌ １
ｑ５ ０×３ ０ ￣０ ００ ｑ５ ０×６ ０ ￣０ ００
６ ０ —８ ０ ０ ０ １０ 一Ｉｏ ２０ ６０
市场预测
机械能助 渗利用运 动粉末粒 子冲击被 加热的工
件表面． 粒子动能 （ 机械能） 激活表 面点 阵原 子， 使其 脱位形成空他等点阵缺陷 ， 机械能 与热能相结合 ， 改 变了扩散机制 ， 将纯热扩渗的点阵扩散变为点 阵缺陷 扩散， 扩散激活能小 ， 致使扩渗温度大幅度降低 ， 扩渗 时问明娃缩 短． 节能 ｔ ‘ 分显著
离子轰击化学热处理等一样 ， 逐渐 被人们嚣视 ， 成为
４
１ 机械能助渗将渗锅 、 ． 渗硅 、 渗锰 、 渗铜及锌铝
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