表面处理技术概述

6.5表面处理技术一、表面处理述

1.表面处理概念

利用现代物理化学、金属学和热处理等学科的边缘性新技术来改变零件表面的状况和性质，使之与心部材料作优化组合，以达到预定性能要求的工艺方法，称为表面处理。

2.表面处理技术的分类

①表面强化处理②表面洁化处理

③表面装饰处理④表面防蚀处理

⑤表面修复处理

常用表面处理方法

①热喷涂、喷丸、表面滚压

②表面胀光、离子镀

③激光表面强化、抛光

④普通电镀、特种电镀

⑤钢铁发蓝、钢铁憐化

⑥铝阳极氧化及着色处理

⑦喷漆与喷塑等

、热喷涂

氡一乙炔琨合气道

粉末一火焰喷涂示意图

喷涂粉末

燃烧火焰

送粉气道喷哺

1.热喷涂原理

IZ52?

热喷涂是将金属或非金属材 料加热熔

化，靠压缩气体连续吹 喷到制件表面上，形成与基体牢 固结合的涂层，从制件表层获得 所需要的物理化学性能。

基体、

涂层

Z 二 Z

送丝机构

二二

C :

二

\\\\L

\\\W

\\\\V//,

\\\~

电弧喷涂原理

图

基体

N

前松体

涂层、

二二二

一

等离子喷涂原理图

②喷涂材料可为金属、合金、金属氧化物和碳化物、陶瓷和塑料等，材料形态

可为线材、棒料或粉末。

③喷涂的基体可为金属、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木材、布、纸等固体材料。

④喷涂的涂层厚度为几十微米至数毫米。

①工艺灵活，适用范围广。热喷涂施工对象可大可小，小的可到小10mm内孔(线爆喷涂)，

2.热喷涂的特点

大的可到桥梁、铁塔(火焰线材喷涂或电孤喷涂)，可在室内喷涂，也可在野外现场作业；可整体喷涂，也可以局部喷涂。

②基体及喷涂材料广泛。可通过喷涂不同材料，使工件表面获得所需的各种物理化学性

能。

③工件应力变形小。基体可保持较低的温度，工件产生的应力变形很小。

④生产效率高。每小时喷涂材料重量从几千克到几十千克，沉积效率很高。

①防腐蚀:主要用于大型水闸钢闸门、造纸机烘缸、煤矿井

下钢结构、高压输电铁塔、电视台天线、大型钢桥梁、

化工厂大罐和管道的防腐喷涂。

3.热喷涂的应用

②防磨损:通过喷涂修复已磨损的零件，或在零件易磨损部

位预先喷涂上耐磨材料，如风机主轴、高炉风口、汽车

曲轴、机床主轴、机床导轨、柴油机缸套、油田钻杆、

农用机械刀片等。

③特殊功能层:通过喷涂获得表层某些特殊性能，如耐高温、

隔热、导电、绝缘、防幅射等，在航空航天和原子能

等部门应用较多。

三、喷丸

说明：

①喷丸处理是利用高速喷射出的砂丸和铁丸，对工件表 面进行撞击，以提高零件

的部分力学性能和改变表面状 态的工艺方法。

丸

机械喷丸示意图

高等教育出版社

a )喷丸机

b )喷枪

手工喷丸示意图

②喷丸的方法通常有手工操作和机械操作两种。

③喷丸通常是直径为0.5〜2mm的沙粒或铁丸。沙粒的材料多为Al2O3或SiO2。表

面处理的效果与丸粒的大小、喷射速度和持续时间有关。

④喷丸用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐蚀性等，还可用于表面

消光、去氧化皮和消除铸、锻、焊件的残余应力等。

&

a )滚压外圆及所用工具

滚道锥滚柱文承钉 调节套

支承

柱

¥

b )滚压内圆及所用工

具 表

面滚压

四、表面滚压和胀光

1 •表面滚压

sr

加压杆调整弹费螵塞

Qm077. mpg

杆体

①滚压外圆及 所

用工具

②滚压内圆及 所用工具

表面滚压实例

1i;： -

a

说明：

①表面滚压是在常温上用硬质滚柱或滚轮施压于施转的工件表面上，并沿母线方向移

动，使工件表面塑性变形硬化，以获得准确、光洁和强化的表面。

②滚压余量通常为表面微观不平度的平均高度(0.01〜0.02mm)。滚压后，尺寸公差等级

可达IT7〜IT6，R a值可达0.8〜0.1m m，表层硬度可提高5〜10%，硬化层深度可达

0.2〜2mm，疲劳强度可提高10〜30%。

③滚压可在卧式车床上进行，可滚压金属零件上的外圆、内

和平面等。

2•表面胀光(挤光或挤压）

说明：

①表面胀光是在常温下将直径稍大于孔径的钢球或其他形状的胀光工具挤过工件已

加工的内孔，以获得准确，光洁和强化的表面。

②胀光余量一般为0.07〜0.015mm。胀光后尺寸公差等级可达IT7〜IT5，R a值可达0.8

〜0.025 ^m。

③胀光一般在压力机或拉床上进行，用于纟2〜纟45孔壁较厚的金属零件。

表面胀光

绝缘支

架

待鍍

件(阴

极)

解光放电

区

3kV 〜5kV

等离子

体

离子镀原理图蒸发电源

五、离子镀

说明：

①离子镀是将镀层材料气化并电成离子，通过扩

散和电场作用，沉积于制件表面，形成与基

体牢固结合的满足所需性能的镀覆层。

②离子镀的种类很多。其绕射性均很好，能镀覆

制件上各个方向的表面，可在金属或非金属

表面上镀覆金属或合金，镀层厚度一般为2

〜3mm。

③离子镀已广泛用于机械、电子、航空、航天、

轻工、光学和建筑等部门，用以制备耐磨、

耐蚀、耐热、超硬、导电、磁性和光电转换

等镀层。