再制造中常用的表面工程技术
汽车零部件再制造及其技术研究
汽车零部件再制造及其技术研究摘要：随着汽车产销量和汽车工业的发展，汽车报废数量快速增长，资源的短缺和环境污染逐渐加重。
汽车再制造作为缓解废旧汽车产生生态和资源压力的有效途径逐渐受到重视。
关键词：汽车零部件；再制造；电镀汽车前言：随着社会的发展，资源和能源成为制约各国经济向前发展的主要因素。
汽车在现代生活中成为人们不可或缺的代步工具。
报废汽车数量的攀升，生态环境的日趋恶化使得人们不得不考虑如何协调资源消耗、能源利用和人们的正常生活。
于是再制造技术成为了社会各界广泛关注的焦点。
1 再制造概述我国再制造技术创始人，中国工程院院士徐滨世指出：再制造是以产品全寿命周期理论为指导，以实现废旧产品性能提升为目标，以优质、高效、节能、节材、环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，进行修复，改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。
再制造后的产品质量和性能不低于新品，成本一般只是新品的50％，节能60％，节材70％。
再制造区别于普通的修理在于：一方面修复质量不低于新品，甚至超过新品。
如2009年4月，北京奥宇可鑫表面工程技术有限公司成功修复盾构机驱动外壳密封位，经装备再制造国防重点实验室对修复后质量进行检测，耐磨性提高了30％，硬度提高了40％。
历时一个月完成两台盾构机驱动外壳修复，据用户反映。
到现在这两台盾构机使用状态良好。
2 汽车零部件再制造的意义汽车零部件产业发展具有经济效益、社会效益、就业效益和环境效益。
2.1加快发展再制造产业是培育新的经济增长点的重要方面随着汽车产业价值链的转移，汽车产业利润逐渐从汽车制造业转向汽车后市场即汽车服务贸易，汽车零部件再制造产业是汽车后市场的有机构成部分，具有巨大的经济效益。
2.2汽车零部件再制造是汽车产业从粗放型向集约型转变的路径之一加快发展汽车零部件再制造产业是促进制造业和现代服务业发展的有效途径，能促进整个汽车产业链的良性循环和健康发展，对推动我国制造业的产业结构调整提高具有重要作用。
再制造中常用的表面工程技术
(5) 发展再制造产业，不仅写入了《中华人民共和 国循环经济促进法》，而且列入了“十二五”规划 纲要，还被国家选定为战略性新兴产业。
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2 . 表面工程在产品再制造中的地位作用
——整机寿命的“短板”是部分损伤的零件； ——损伤零件的“板”是个别失效的表面； ——表面常见失效形式：磨损、腐蚀； ——对零件表面失效的治理，在整机再制造中工作量最
合金化熔池，经冷却结晶形成覆层。 B大于零，称为堆焊， B趋于零，称为熔覆。 稀释率反映熔覆材料的合金成分被母材的冲淡情况。 7
分类：
1. 电弧堆焊，包括手工焊条堆焊/药芯焊丝自动堆焊/丝 材或带材埋弧堆焊等。擅长堆焊大面积、大厚度，设 备购置费约3万元。
2. 等离子弧喷焊。擅长在规则形面上制备耐热合金层， 设备购置费约70万元。
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堆焊技术再制造辊类零件
堆焊是表面工程技术的一个重要分支。堆焊是一种历史悠久，而又非 常实用的技术。堆焊的显著特点是堆焊层与母体材料冶金结合，高温、重 载服役条件下剥落倾向小，而且可根据服役性能和生产条件在很宽的范围 内选择堆焊方法和堆焊材料。堆焊已广泛用于钢铁工业的轧辗、能源领域 的加氢反应器、热壁交换炉以及矿山机械和各类阀门中。堆焊不仅是一种 零件的修复、再制造手段，而且已成为诸多新品制造中不可缺少的环节。 堆焊在提高零件的使用寿命以及节能、节材方面发挥着重要作用。
超音速火焰喷涂用于冷轧张力辊的复合制造与再制造
超音速火焰喷涂（简称HVOF）是利用可燃气体在氧气助燃下释 放的化学能为热源，燃气在特殊结构的喷涂枪中形成超音速焰流使喷 涂粉末以熔融状态高速撞击到工件表面制备出喷涂层。超音速火焰喷 涂的特点：具有高的喷涂粒子速度和相对较低的温度，特别适合于喷 涂WC等金属陶瓷材料；喷涂层的压应力结构有利于制备较厚的涂层； 喷涂效率高，燃气价格较低，经济性好。
装备再制造技术
装备再制造技术在装备再制造诸多技术中，每种技术各有优长，也各有应用的局限性，有些技术应用面很广，而且技术已经很成熟，如堆焊技术、普通镀液电刷镀技术、普通丝材高速电弧喷涂技术、修复热处理技术、自修复技术等；有些技术是近期发展的高新技术，如微纳米表面工程技术、材料制备与成形一体化技术、再制造快速成形技术等。
一、微纳米表面工程技术微纳米表面工程技术是在材料或零部件表面获得微纳米结构或微纳米复合结构膜层的各种表面技术的统称。
与传统表面工程技术相比，纳米工程技术具有以下几方面显著的优越性：1）赋予表面新的服役性能。
纳米材料的奇异特性保证了纳米表面工程涂覆层的优异性能。
包括：①涂覆层本身性能的提升，如涂覆层的硬度、强度、耐磨性和抗接触疲劳性能等大幅度提高；②涂覆层的功能提升，如高性能的声、光、电、磁等纳米结构功能膜及超硬膜的制备。
2）使零件设计时的选材发生重要变化。
纳米表面工程中，在许多情况下，传统意义上的基体材料只起载体作用，而纳米表面涂覆层成为实现其功能或性能的主体，如高速工具钢刀具可以改用强度、韧性高的传统材质，而通过在切削刃表面沉积纳米超硬膜来提高其切削性能，耐蚀材料和抗高温材料也可以选用普通材质，通过把与介质接触的表面进行纳米化处理而提高材料的耐蚀、抗高温性能。
3）为表面技术的复合提供新途径。
纳米表面工程为表面工程技术的复合提供了一条全新的途径，具有广阔的应用前景。
例如，表面纳米化技术与离子渗氮技术相结合，使渗氮工艺由原来的500℃条件下处理24h转变为300℃条件下处理9h。
1.微纳米表面工程技术的分类微纳米表面工程技术可以在材料表面制备出纳米结构或纳米/微米复合结构的表层，根据获得表面微纳米膜层的途径不同，有微纳米表面工程纳米化和表面复合纳米化，当前已经开发出了多种实用的纳米表面工程技术。
（1）纳米颗粒复合电刷镀技术电刷镀技术是表面工程的重要组成部分，已被广泛应用于机械零件表面修复与强化。
近年来，纳米颗粒材料在电刷镀技术中的应用，产生了纳米颗粒复合电刷镀技术，促进了复合电刷镀技术在高温耐磨及抗接触疲劳载荷等更广阔领域中的应用。
再制造技术
再制造技术再制造是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业，它针对的是损坏或将报废的零部件，在性能失效分析、寿命评估等分析的基础上，进行再制造工程设计，采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品。
就是通过一系列工业过程,将废旧产品中不能使用的零部件通过再制造技术修复,主要以先进的表面工程技术为修复手段（即在损伤的零件表面制备一薄层耐磨、耐蚀、抗疲劳的表面涂层），使得修复处理后的零部件的性能与寿命期望值达到或高于原零部件的性能与寿命。
再制造的内容有在产品设计阶段，要考虑产品的再制造性设计。
在产品的服役至报废阶段，要考虑产品的全寿命周期信息跟踪。
在产品的报废阶段，要考虑产品的非破坏性拆解、低排放式物理清洗。
要进行零部件的失效分析及剩余寿命演变规律的探索；要完成零部件失效部位的具有高结合强度和良好摩擦学性能的表面涂层的设计、制备与加工，以及对表面涂层和零部件尺寸超差部位的机械平整加工及质量控制等。
再制造的研究内容非常广泛，贯穿产品的全寿命周期，体现着深刻的基础性和科学性。
主要以先进的表面工程技术为修复手段。
表面工程技术又包括：喷涂修复技术，电刷镀修复技术，激光修复技术，纳米表面工程技术。
主要用于轴类及一些贵重零件修复技术。
需要独立解决的科学和技术问题：1、加工对象更苛刻主要有：锻焊、热处理、铣磨件尺寸差、残余应力、内部裂纹、表面变形等缺陷；2、前期处理更繁琐再制造的毛坯必须去除油污、水垢、锈蚀层及硬化层；3、质量控制更困难再制造毛坯寿命预测和质量控制，因毛坯损伤的复杂性和特殊性而使其非常困难；4、工艺标准更严格再制造过程中废旧零件的尺寸变形和表面损伤程度各不相同，必须采用更高技术标准的加工工艺。
表面工程技术：表面工程是一项系统工程:因为表面工程是以表面科学为理论基础，以表面和界面行为为研究对象，首先把互相依存、相互分工的零件基体与零件表面构成一个系统，同时又综合了失效分析、表面技术、涂覆层材料、预处理和后加工、表面检测技术、表面质量控制、使用寿命评估、表面施工管理、技术经济分析、三废处理和重大工程实践等多项内容。
再制造工程ppt
三、再制造的研究内容
3.1 再制造的内容
在产品设计阶段，要考虑产品的再制造性 设计。 在产品的服役至报废阶段，要考虑产品的 全寿命周期信息跟踪。
在产品的报废阶段，要考虑产品的非破坏
性拆解、低排放式物理清洗。
三、再制造的研究内容
要进行零部件的失效分析及剩余寿命演变规 律的探索；
要完成零部件失效部位的具有高结合强度 和良好摩擦学性能的表面涂层的设计、制备与 加工，以及对表面涂层和零部件尺寸超差部位 的机械平整加工及质量控制等。
三、再制造的研究内容
再制造的研究内容非常广泛，贯穿产品的全寿命周期， 体现着深刻的基础性和科学性。主要以先进的表面工程技术 为修复手段。
喷涂修复技术
电刷镀修复技术 激光修复技术
轴类及一些贵重 零件修复技术
纳米表面工程技术
三、再制造的研究内容
3.2 需要独立解决的科学和技术问题
1
2
3
4
加工对象更苛刻 主要有：锻焊、 热处理、铣磨件 尺寸差、残余应 力、内部裂纹、 表面变形等缺陷
5.2.1 应用举例 激光表面处理技术在汽车行业应用极为广泛，在许多汽车关键件上，
如：缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、派启发、阀座、摇臂、铝活塞环槽等几 乎都可以采用激光热处理。• 例如：美国通用汽车公司用十几台千瓦级CO2 激光器，对换向器壳内壁局部硬化，日产3万套，提高工效四倍。• 我国采 用大功率CO2激光器对汽车发动机进行缸孔强化处理，可延长发动机大修里 程到15万公里以上，一台汽缸等于三台不经处理的汽缸。
激光熔覆技术在轴类零件再制造过程中的应用现状
MATERIALS FO R M ECHANICAL ENG INEERINGDOI ： 10.11973/jxgccl202011007____11 ■2020 年 11 月第 44 卷第 11 期Vol. 44 No. 11 Nov. 2020激光熔覆技术在轴类零件再制造过程中的应用现状王争强\李文戈、杜旭2,赵远涛1(1.上海海事大学商船学院，上海201306;2.云南滇中城市建设投资开发有限公司，昆明650000)摘要：轴类零件在服役过程中易发生摩擦磨损、腐蚀及疲劳等失效，严重影响工程机械装备的正常运行。
激光熔覆技术作为轴类零件修复和再制造常用的技术，可有效延长其使用寿命。
概述 了激光熔覆技术在轴类零件再制造上的应用，重点介绍了激光熔覆工艺参数（激光功率、熔覆速度、 搭接率、送粉量等）和熔覆材料选取对轴类零件再修复性能的影响以及仿真模拟软件的辅助应用， 并对激光熔覆再制造技术的发展趋势进行了展望。
关键词：轴类零件；再制造；激光熔覆；工艺参数；熔覆材料中图分类号：T G 174.4文献标志码： A文章编号：1000-3738(2020)11-0035-06Applications of Laser Cladding Technique in Remanufacturing of Shaft PartsWANG Zhengqiang1, LI Wenge1. DU Xu2, ZHAO Yuantao1(1. M erchant M arine College, Shanghai M aritim e U niversity, Shanghai 201306, C hina ；2. Y unnan Dianzhong U rban Construction Investm ent Development C o., L td., Kunm ing 650000, China)Abstract ： Shaft parts are prone to failing such as friction, w ear, corrosion and fatigue during service, whichseriously affect the norm al operation of construction machinery equipment. Laser cladding technique, as a comm on technical means for repairing and rem anufacturing shaft p arts, can effectively extend service lives of parts. T he application of laser cladding technique in the rem anufacturing of shaft parts is summarized. T he influence of laser cladding process param eters (laser pow er, cladding speed, overlap rate and powder feeding am ount) and cladding material selection on the repairing performance of shaft parts and the auxiliary application of sim ulation softw are are focused on. T he developm ent trend of laser cladding rem anufacturing technique is prospected.Key words ： shaft p a rt ； rem anufacturing ； laser cladding ； process param eter ； cladding m aterial〇引言轴类零件是船舶、海洋工程等机械装备最常用 的典型部件之一，起到支撑其他部件转动并传递扭 矩的作用。
激光表面工程技术及应用实例
激光表面工程技术及应用实例
文 | 常晓惠 河北共晶激光技术有限公司
一、激光表面工程技术
激光表面工程技术是将现代物理学、材料学、 计算机学等先进技术成果和知识综合起来的一项高 新技术，既能实现金属材料的表面强化，又可对材 料表面进行熔覆修复，使低等级材料高性能化，达 到零部件低成本与工作表面高性能的最佳结合。该
3 0 卫星应用 2019 年第 12 期
激光表面相变硬化技术应用案例 齿条激光表面相变硬化
油机械钻杆接头螺纹 激光表面相变硬化
制药冲盘表面激光表面 相变硬化
小模数齿环激光表面相 变硬化
压铸机柱塞头激光表面 相变硬化
轧辊激光表面相变硬化
综合应用 Comprehensive Applications
激光熔覆再制造技术应用案例
产品名称：机车曲轴 修复情况：恢复原有尺寸， 经 修 复 装 机， 机 组 启 动 运 行良好
产品名称：汽轮机叶片 修 复 情 况： 激 光 熔 覆 后， 恢复原有尺寸精度
三、激光熔覆再制造技术
1．基本原理
激光熔覆再制造技术是利用高功率激光束经光 学元件聚焦得到极高的能量密度，瞬间将基体表面 熔化，同时使预置或与激光束同步自动送至基体表 面的合金粉末完全熔化，获得与基体冶金结合的致 密覆层。
二、激光表面相变硬化技术
1．基本原理 以高能量（103 ～ 105W/cm2）的激光束快速扫 描工件，被扫描的部分以极快的速度升高到相变点 以上，随后自冷至马氏体点以下，组织转变为细晶
马氏体，从而实现表面相变硬化。 2．技术优势
与传统硬化技术相比，激光表面相变硬化技术 具有以下 7 个方面的优势：①激光表面相变硬化后 的硬度比传统手段要高 3 ～ 5 HRC；②激光加热和 冷却速度非常快，变形小；③可对局部、沟槽、内壁、 刃口等进行激光表面硬化，可加工形状复杂的零件； ④相变硬化层组织细密，位错密度高，耐磨性更好； ⑤几乎不破坏表面粗糙度，采用防氧化保护薄涂层； ⑥不需要加热和冷却介质，无污染，清洁环保，效 果好；⑦加工过程采用计算机控制，质量可靠、效 率高。
农大成人高等教育期末考试 再制造工程技术复习题
再制造工程技术试题及参考答案一、名词解释：（每题4分，共20分）再制造：是一种对废旧产品实施高技术修复和改造的产业，它针对的是损坏或将报废的零部件，在性能失效分析、寿命评估等分析的基础上，进行再制造工程设计，采用一系列相关的先进制造技术，使再制造产品质量达到或超过新品。
表面改性：是指通过改变基质表面的化学成份以达到改善表面结构和性能的目的。
电镀修复技术：是利用电解方法使电解液中的金属离子在零件表面上还原成金属原子并沉积在零件表面上形成具有一定结合力和厚度镀层的一种方法。
电弧喷涂：以电弧为热源，将金属丝熔化并用高速气流雾化，使熔融粒子高速喷到工件表面形成涂层。
激光表面合金化：是在高能束激光的作用下，将一种或多种合金元素快速熔入基体表面，使母材与合金材料同时熔化，形成表面合金层，从而使基体表层具有特定的合金成分的技术。
二、选择题（每题3分，共30分）1．下列哪种说法不符合绿色制造的的思想（C）A.对生态环境无害B.资源利用率高，能源消耗低C.为企业创造利润2.光刻加工的工艺过程为：（C）A.①氧化②沉积③曝光④显影⑤还原⑦清洗B.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦扩散C.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦还原3.光刻加工采用的曝光技术中具有最高分辨率的是（C）A.电子束曝光技术B.离子束曝光技术C.X射线曝光技术4.硅微体刻蚀加工和硅微面刻蚀加工的区别在于（A）A.体刻蚀加工对基体材料进行加工，而面刻蚀加工不对衬底材料进行加工；B.体刻蚀加工不对基体材料进行加工，而面刻蚀加工对衬底材料进行加工；C.体刻蚀加工可获得高纵横比的结构，而面刻蚀加工只能获得较低纵横比的结构；5.下列不属于先进制造工艺所具有的显著特点的是（B）A.优质；B.能耗大；C.洁净；D.灵活6.下列属于可回收性设计原则的是（D）A.避免有相互影响的零件组合，避免零件的无损B.避免使用与循环利用过程不想兼容的材料或零件。
报废汽车零部件再制造
报废汽车零部件再制造1、再制造工程：再制造工程是一个以产品的整个寿命周期为研究对象，以优质、高效、节能、节材、环保为目标，以先进技术和产业化生产为手段来修复和改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。
发展再制造业具有显著的经济效益、环境效益和社会效益，是发展循环经济、建设资源节约型和环境友好型社会的途径。
2、汽车再制造意义（1）充分发挥废旧汽车零部件的确使用价值（2）有利于提取废旧汽车零部件的确附加值（3）使汽车全寿命周期延长（4）使汽车产业链得到延伸（5）可节约能源和降低污染3、再制造工程基础理论再制造工程的理论基础是以产品的再制造性评价、失效分析和寿命预测为核心。
其重点内容包括：1）再制造性评价与设计2）产品失效机理分析3）产品剩余寿命评估4）再制造加工技术4、再制造加工技术•表面技术•再制造毛坯快速成型技术•纳米减磨自修复材料•修复热处理技术•产品性能升级技术5、再制造工艺流程6、零部件损伤类型极其特点（1）机械损伤类型磨损：磨料磨损、粘着磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损变形：弹性变形、塑性变形断裂：脆性断裂、疲劳断裂（2）腐蚀与气蚀：化学腐蚀、电化腐蚀（3）其它损伤：老化、击穿、龟裂、刮7、零部件清洗（1）常用清洗方法：擦洗、高压或常压清洗、电解清洗、气相清洗和超声波清洗（2）清洗液：碱溶液、水基清洗液、有机溶剂8、零部件分类再使用件：直接可以再用再制造件：损伤没有超过极限，通过再制造处理可以再使用待处置件：损伤已经超过极限，无法再制造加工9、检测内容（1）几何形状精度检测：圆度、圆柱度、长、宽、平面度等。
（2）位置精度检测：同轴度、垂直度、对称度、平行度等（3）表面质量检测：裂纹、腐蚀麻点等（4）内部缺陷检测：气孔、疏松等（5）机械性能检测（6）平衡性检测；静不平衡和动不平衡10、探伤工艺（1）磁粉探伤（2）莹光探伤（3）着色探伤（4）水压试验再制造加工方法1.机械加工法：（1）修理尺寸法在机械强度和表面强化厚度允许的情况下，将配合副的关键尺寸经切削加工恢复到正常状态。
表面工程技术及其应用
已损伤后的船舶柴油机气缸盖
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船舶螺旋桨
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锅炉水冷壁现场喷涂NiCr合金防腐耐磨涂层
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喷涂防腐耐磨涂层后的水冷壁管
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超音速火焰喷涂制备纳米WC-12Co防腐耐磨涂层
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HVOF制备纳米WC-12Co涂层后的浆液循环泵叶轮
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防腐处理后的浆液循环泵叶轮
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表面工程的概念
1. 表面工程的概念: 它是指将固体材料表面预处理后，通过表面涂覆、 表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体材料表面的形态、化 学成分和组织结构，以获得所需要的表面性能的系统工程。 2. 表面工程的学科体内容： 表面工程基础理论； 表面工程技术及复合表面技术； 表面加工技术； 表面质量检测与控制； 表面工程技术设计等。 3. 表面工程基础理论：表面失效分析、表面摩擦与磨损、表面腐蚀与 防护、表面界面结合与复合。
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表面工程技术的发展
1. 传统的表面工程技术：表面热处理、表面渗碳及油漆技术。
1) 秦兵马俑宝剑表面是采用铬盐氧化工艺处理；“唐三彩”及 “景泰蓝”的处理工艺。 2) 高分子涂装技术：50年代油性涂料、天然树脂涂料→合成树 脂→水系涂料。 3) 传统的表面淬火：火焰加热→高频加热→激光束、电子束淬 火。 4) 渗碳工艺：自动控制、离子渗碳改善渗碳质量和速度。 5) 电镀及电刷镀技术：纯金属镀Zn、Cr、Ni、Cu(Cu-NiCr)→镀覆多种合金→复合金属陶瓷镀层→纳米刷镀层。 6) 热喷涂技术：装饰性和防护性涂层到制备各种功能性涂层， 如：气阀涂层、活塞环涂层等。
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表面工程技术的分类
6. 按表面改性的机制分类：
1) 表面合金化：离子轰击热处理、化学热处理、 激光化学热处理、离子注入、离子混合或重熔。
现代表面工程技术
同时，复合电镀、纳米电镀等新型电镀技术不断涌现，为电镀行业带来
新的发展机遇。
化学镀技术
原理
化学镀是一种无需外加电流，通过化学反应在基体表面沉积金属或合金层的过程。与电镀 相比，化学镀具有设备简单、操作方便、镀层均匀等优点。
应用
化学镀技术广泛应用于电子、航空、石油等领域。例如，化学镀镍可用于电子器件的电磁 屏蔽和耐磨涂层；化学镀铜可用于印刷电路板的导电层；化学镀金可用于精密仪器的装饰 和防腐等。
现代表面工程技术
• 表面工程概述 • 表面预处理技术 • 表面涂层技术 • 表面改性技术 • 表面复合处理技术 • 表面工程新技术展望
01
表面工程概述
表面工程定义与分类
表面工程定义
表面工程是一种通过改变材料表面性 质、组成、结构或形态，以获得所需 性能或功能的综合性技术。
表面工程分类
根据表面处理方式和目的的不同，表 面工程可分为表面改性、表面涂层、 表面合金化、表面复合处理等多种类 型。
THANKS
感谢观看
微粒选择
根据使用要求，选择不同材质、形状和大小的微粒，如陶瓷颗粒、 金刚石、碳纤维等。
工艺参数
控制电镀液成分、温度、电流密度等工艺参数，实现微粒与金属 离子的均匀共沉积。
复合化学镀技术
复合化学镀原理
利用化学反应在基体表面沉积金属或合金，同时 加入微粒形成复合镀层。
镀液成分
选择合适的还原剂、络合剂、稳定剂等，保证镀 液的稳定性和沉积速度。
应用
热喷涂技术广泛应用于航空航天、石油化工、机械制造等领域。例如，热喷涂陶瓷涂层可用于航空发动机的高温防护 ；热喷涂金属涂层可用于修复磨损的机械零件；热喷涂塑料涂层可用于管道的防腐等。
表面工程技术在工程机械中的应用
表面工程技术在工程机械中的应用表面工程技术在工程机械中的应用表面工程技术在工程机械中的应用12级材控2班程明龙（1210121078）［摘要］介绍了表面工程技术的作用、内容，讨论了表面工程技术在工程机械中的4类主要作用，分析了涂装、磷化、电镀、抛丸、热处理等表面工程技术在工程机械行业中的应用现状，指出了这些技术在未来的发展趋势。
［关键词］表面工程；涂装；强化；热处理；表面处理近年来，表面工程技术取得了快速的发展，表面处理已经成为各项工程设计的一项主要内容。
在机械制造中，通过对材料或产品的表面进行一定处理，不仅可以提高性能和质量，如耐蚀性、耐磨性、抗氧化性等，确保产品安全可靠、延长寿命，还可以美化外观，提高产品附加值和市场竞争力。
在工程机械行业中，表面工程技术得到了广泛的应用，为提高工程机械产品的性能、质量和改善外观起到了重要的作用。
1 表面工程概述1.1表面工程的定义表面工程是将材料表面与基体作为一个系统进行设计，利用表面改性技术、薄膜技术和涂镀层技术，使材料表面获得材料本身没有而又希望具有的性能的系统工程［1］。
它包括涂镀层材料与工艺、施涂与检测设备、表面组成与结构分析技术、表面性能测试技术、检测方法、标准评价、质量保证与工艺过程控制等为制造新型表面和表面层而形成工程化、规模化的成套技术。
总之，在材料或产品表面所获得的与基体本身在性能上存在差异的表层的技术都属于表面工程。
1.2表面工程的作用表面工程以最经济和最有效的方法改变材料表面及近表面区的形态、化学成分和组织结构，或分，从而改变其性能。
主要包括化学热处理、阳极氧化、表面合金化和离子注入等。
（3）表面处理技术。
是通过加热或机械处理，在不改变材料表层化学成分的情况下，使其结构发生变化，从而改变性能。
常用的表面处理技术包括表面淬火、激光重熔和喷丸等。
2 表面工程技术在工程机械中的作用2.1 防锈保护工程机械的零部件绝大多数为金属材质，而设备基本上都在室外露天作业，裸露的金属很容易发生腐蚀。
描述再制造工艺流程以及涉及的关键技术
描述再制造工艺流程以及涉及的关键技术下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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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。
再制造激光熔覆层与基体结合强度试验方法及评定
再制造激光熔覆层与基体结合强度试验方法及评定激光熔覆是一种表面改性技术，在很多工程领域都有广泛应用。
激光熔覆层与基体结合强度是评价激光熔覆效果的重要指标之一、本文将介绍激光熔覆层与基体结合强度试验方法及评定。
试验方法：1.样品制备：将需要进行激光熔覆的基体材料制备成试样。
试样形状可根据需求进行设计，通常选择矩形或圆形。
试样的尺寸应符合标准规定。
2.激光熔覆：将试样放置在适当位置，使用激光熔覆设备对其进行处理。
应根据熔覆材料和设备的特点确定熔覆参数，如激光功率、扫描速度、激光束直径等。
3.制备拉伸试样：在激光熔覆层的表面用数控机床制备拉伸试样，确保试样的几何尺寸符合标准要求。
试样的长度和横截面积应正确计算并记录下来。
4.试验设备准备：准备好拉伸试验机，并根据试验标准进行校准。
确保试验机的运行状态良好，并能够准确测量试样的拉伸力。
5.试验步骤：将拉伸试样安装到拉伸试验机上，并按照试验标准设定好试验参数。
通常，拉伸速度应符合标准要求，一般为每分钟10mm。
6.试验数据记录与分析：在试验过程中，及时记录拉伸力和试样的位移数据，并绘制应力-应变曲线。
根据曲线的形态、试验结果等进行分析。
通常，结合强度的评定标准是指定的，可以根据标准对试样的结合强度进行评定。
评定方法：根据试验结果绘制的应力-应变曲线，根据曲线的特点以及试验标准的规定进行评定。
1.界定结合强度：结合强度一般可以通过断裂应变来界定。
当试样拉伸至断裂时，应变达到最大值，即为断裂应变ε_f。
结合强度的界定通常是设定一个临界应变值ε_c，当断裂应变ε_f超过临界应变值ε_c时，认为结合强度合格。
2.判断破坏模式：根据应力-应变曲线的形态来判断破坏模式。
如果曲线陡峭并呈线性关系，表示破坏是由材料的塑性变形引起的；如果曲线平缓，表明破坏是由于界面结合不牢固而导致的。
3.进行断口分析：对破坏试样进行断口分析，可以进一步判断破坏模式。
如果断口表面平整，呈光亮金属色，表明破坏是由于强烈的结合力导致的；如果断口表面有裂纹、缺口或分层现象，表明破坏是由于界面结合强度不足引起的。
电刷镀技术
电刷镀技术The brush electroplating【摘要】电刷镀技术是再制造技术和表面工程技术的重要组成部分 ,具有工艺简单,镀层种类多、沉积快、性能优良等特点 ,广泛应用于机械零件表面修复与级化。
本文介绍了电刷镀的原理、特点、常用电刷镀溶液及电刷镀工艺流程和工艺参数,展望了电刷镀技术的发展趋势。
【关键词】电刷镀【Abstract】Brush plating technology is remanufacturing and surface engineering technology is an important component of the process is simple, many kinds of coating, sediment fast, with excellent performance characteristics, widely used in machinery parts repair and level surface. This article describes the brush is the principle, features, common brush plating solution formula and plating and specification parameter, the prospect of a brush plating technology trends.【keyword】brush electroplating1.前言1.1表面工程(surface engineering )是指经表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或表面复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的化学成分，组织结构，形态和(或)应力状态，以获得所需要表面性能的系统工程。
表面工程技术分类：表面改性、表面处理、表面涂覆、复合表面工程、纳米表面工程技术。
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堆焊后的连铸辊
装配后的连铸辊
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等离子喷焊技术应用于新阀门制造和旧阀门再制造
粉末等离子喷焊是利用压缩等离子弧产
生的高温熔化金属粉末，在工件表面形成
一层与基体冶金结合的、具有特定性能熔 覆层的表面堆焊技术。和手工电弧堆焊、
大型阀门密封面 等离子喷焊机 锥面喷焊
埋弧堆焊、钨极氩弧堆焊相比，粉末等离
子喷焊具有电弧能量集中、堆焊层稀释率 低、焊层硬度均匀、适用材料范围广、堆 焊材料消耗少、喷焊设备机械化及自动化 程度高、堆焊速度快、质量稳定等优点， 适合用于大批量制备高合金、有色金属合 金焊层。等离子喷焊技术已在大型气阀、
镀）。 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 外圆和平面镀积面积可大可小。内孔以镀笔能伸入、
镀液易流动为原则。
镀积尺寸便于控制，如快速镍沉积率0.5~10 μm /min， 设备上有安培小时计。 基体温度常温态，零件不变形。 通过选择镀积金属或添加纳米颗粒来调节表面性能。 镀层与基体属外延式联生结晶，结合强度300 MPa级。 常用于零件上与滚动轴承内外圈的配合面、密封件配合 面、花键侧面等，不宜用于受交变负荷的表面。 便于现场施镀，便于对设备局部解体施镀。
——整机寿命的“短板”是部分损伤的零件； ——损伤零件的“短板”是个别失效的表面； ——表面常见失效形式：磨损、腐蚀；
——对零件表面失效的治理，在整机再制造中工作量最
大、而且对整机性能以及寿命的影响最为关键； ——表面工程的功能是：恢复尺寸、恢复表面性能或改善 表面性能。
木桶效应
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3. 表面工程技术体系
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用电刷镀恢复缸体曲轴轴瓦配合面
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用电刷镀治理坦克轮盘内孔密封环配合面
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用电刷镀治理坦克被动轴自压油档配合面
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用电刷镀修理电机转子内孔
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用电刷镀修复大电机轴滑动摩擦面
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用电刷镀修复造纸机烘干筒
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用电刷镀制备导电排银层
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用电刷镀现场治理飞机起落架划伤
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用电刷镀现场治理冲压机活塞杆划伤
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4. 常用表面工程技术
4.1 堆焊与熔覆
熔覆材料（丝 材、粉材） 热源——电弧；等离 子弧；激光束；电阻 丝等
熔覆金属的面积f；
母材熔化区面积 B
f
B 母 材 熔覆层截面
稀释率
原 理 ：
在某种热源作用下，使熔覆材料和母材熔化，构成 合金化熔池，经冷却结晶形成覆层。
B大于零，称为堆焊， B趋于零，称为熔覆。
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用高速电弧喷涂制备舰船防腐涂层
用高速电弧喷涂制备水陆坦克防腐涂层
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用高速电弧喷涂制备舰船甲板防滑涂层
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对活塞顶部和排气管用等离子喷涂制备隔热涂 层
超音速火焰喷涂用于冷轧张力辊的复合制造与再制造
超音速火焰喷涂（简称HVOF）是利用可燃气体在氧气助燃下释 放的化学能为热源，燃气在特殊结构的喷涂枪中形成超音速焰流使喷 涂粉末以熔融状态高速撞击到工件表面制备出喷涂层。超音速火焰喷 涂的特点：具有高的喷涂粒子速度和相对较低的温度，特别适合于喷 涂WC等金属陶瓷材料；喷涂层的压应力结构有利于制备较厚的涂层； 喷涂效率高，燃气价格较低，经济性好。 超音速火焰喷涂已用于冷轧张力辊新品的复合制造和旧品的再制 造。下图中张力辊的母材是Q345B，过去辊表面镀铬，现在用超音速 火焰喷涂制备WC涂层后，使用寿命提高3～4倍，环保效果显著。
高中压阀门密封面、钻杆耐磨带、玻璃模
具制造及再制造等领域得到广泛应用。
电站高压闸阀 密封面喷焊
大型柴油机气阀密封面喷焊
激光熔覆技术再制造螺杆压缩机阴阳转子
以高能量密度的激光为热源，将零件表面预置的或与激光束 移动同步输送的合金材料熔化，在零件表面形成熔覆层。激光熔 覆层与零件基体为冶金结合且稀释率低，基体热影响区小，熔覆 层与基体均无粗大的铸造组织，晶粒细小，组织致密，激光熔覆 过程中基体温度不超过80 ℃，零件不易变形。激光熔覆技术已 成功应用于电力、石化、冶金等行业高端技术设备的再制造中。
零件进行再制造，特别是在截齿端部锥面及刮板机易磨损部位，制备
了冶金结合、硬质点和高韧性金属材料复合的激光强化覆层，使其使 用寿命提高2～4倍。
激光熔覆再制造截齿
激光熔覆不锈钢立柱
激光强化刮板机中部槽
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激光熔覆加等离子喷涂对烟气轮机叶片再制造
炼油厂烟气轮机叶片工况条件恶劣，承受腐蚀气体和多种硬质 颗粒的冲蚀，损伤严重。采用复合表面工程技术先通过激光熔覆恢 复叶片几何尺寸和力学性能，再用等离子喷涂提高叶片的表面性能 ，可使再制造后的叶片使用寿命超过原型新品。
动机曲轴箱轴承座，涂
层厚度 0.6 mm 。单件 喷涂时间由手工操作
1.5 h缩短为20 min。耗
材小于箱体重量的 0.5 %，费用小于箱体价格
的1/10。
高速电弧喷涂箱体自动化操作
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电弧喷涂的油污水监测处理船
新建造油污水监测处理船
对远望1号航天测量船进行电弧喷涂长效防腐
电弧喷涂666猎潜艇长效防腐
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堆焊技术再制造辊类零件
堆焊是表面工程技术的一个重要分支。堆焊是一种历史悠久，而又非
常实用的技术。堆焊的显著特点是堆焊层与母体材料冶金结合，高温、重 载服役条件下剥落倾向小，而且可根据服役性能和生产条件在很广泛用于钢铁工业的轧辗、能源领域
的加氢反应器、热壁交换炉以及矿山机械和各类阀门中。堆焊不仅是一种 零件的修复、再制造手段，而且已成为诸多新品制造中不可缺少的环节。
施工要领： 1. 表面预处理要求高（净化、活化）。
2. 正确选择镀液及规范。
3. 镀后一般磨削加工或打磨
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空军某部利用纳米电刷镀技术再制造苏-XX飞机发动机压气
机叶片，并已通过空军装备部组织的 300小时台架考核和专家组
已创造经济效益7500 万元以上。
鉴定。该技术已被空军批准用于飞机发动机零部件的批量再制造，
稀释率反映熔覆材料的合金成分被母材的冲淡情况。
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分 类 ： 1. 电弧堆焊，包括手工焊条堆焊/药芯焊丝自动堆焊/丝 材或带材埋弧堆焊等。擅长堆焊大面积、大厚度，设 备购置费约3万元。
2. 等离子弧喷焊。擅长在规则形面上制备耐热合金层，
设备购置费约70万元。 3. 激光熔覆。擅长在复杂形面上制备合金层，设备购置 费约100万元。
的特性。
高速电弧丝材喷涂。温度5 000～6 000 ℃，粒速100～
300 m· s-1，擅长制备常用合金涂 层，设备购置费约 3.5
万元。 等离子弧粉末喷涂。温度10 000～15 000 ℃，粒速100～ 400 m· s-1，擅长制备陶瓷涂层，设备购置费约 89 万元。 超音速燃气粉末喷涂。温度≈3 100 ℃，粒速300～500 m· s-1，擅长制备金属陶瓷，如 WC/Co 涂层，设备购 置费约 100 万元。
适用条件： 1. 补偿尺寸一般为1~2 mm，最大可达10 mm。
2. 外圆和平面的喷涂面积可大可小，内圆孔径需大于 150 mm，沉积效率1~10 kg/n。
3. 基体温度低于300 ℃，工件不易变形。
4. 可加入硬质粉末或纳米粉末用于改善表面性能。 5. 涂层与基体结合机理以机械咬合为主，辅助
二级动叶片典型的损伤状态 二级动叶片激光熔覆过程 熔覆层加工后的二级动叶片 喷涂耐磨涂层后的二级动叶片
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4.2 热喷涂
气体
热喷涂技术原理示意
原理：以某种热源和焰流，在一定的喷涂距离内，将材 料加热、加速成熔融状态的高速熔滴，当撞击到工件表 面时发生粒子扁平化和快速冷却凝固而构成沉积层。
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分 类：以喷涂热源为命名基础，再冠以材质形态、焰流速度
加工过程。
(2) 再制造的性能和保质期能等同甚至超过原型
机新品的基本原因是新技术在老产品上的使用，
既包括磨损表面的尺寸恢复与耐磨性能提升，也 包括老产品上局部部件的技术改造及软件升级。
3
(3) 和制造新品相比，再制造产品的成本低于50%， 节能60%,节材70%，对环境的不利影响低于80%。
在拉动经济增长、安排就业以及企业增效等方面发
挥着重要作用。
(4) 中国再制造的特色在于积极开发表面技术、攻
克零件寿命评估难题，着力提高旧件利用率，使之 对循环经济的贡献更大。 (5) 发展再制造产业，不仅写入了《中华人民共和 国循环经济促进法》，而且列入了“十二五”规划
纲要，还被国家选定为战略性新兴产业。
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2 . 表面工程在产品再制造中的地位作用
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适用条件 ： 1. 零件磨损量大。
2. 零件服役工况恶劣。
3. 零件可焊性要好（无裂纹、不易变形、应力小）。 4. 涂层与基体冶金结合，结合强度大于500 MPa 级。 5. 能用于承受交变负荷的表面。 施工要领 ： 1. 熔覆层合金化设计（影响表面性能、可焊性及后续 加工性能） 2. 复合表面技术的运用
产品再制造中常用表面技术
刘世参
再制造技术重点实验室
1
提
纲
1. 再制造工程重要概念回顾
2. 表面工程在产品再制造中的地位作用 3. 表面工程技术体系
4. 常用表面工程技术
5. 结束语
2
1. 再制造工程重要概念回顾
(1) 再制造是相对制造而言。制造是将原材料加 工成具有一定功能的产品，再制造是在这种产品 到达寿命后使其性能和保质期恢复到新品水平的
表面改性
改变基质材料成分，达到改善性能的目的，不附加膜层。
如：离子注入、化学热处理等。
表 面 工 程 技 术 体 系
表面处理
不改变表面材质成分，只改变基质材料的组织结构及应 力，达到改善性能的目的，不附加膜层。
如：表面淬火、表面变形处理、表面纳米化加工等。